Oszillatoren sind physikalische Systeme, die eine zeitlich periodische oder quasiperiodische Zustandsänderung zeigen. In der Werkstoffwissenschaft und Physik kondensierter Materie dienen sie sowohl als Modellkonzepte zur Beschreibung mikroskopischer Anregungen als auch als Grundlage für funktionale Bauelemente.

Ein zentrales theoretisches Konzept ist der harmonische Oszillator, der kleine Auslenkungen um ein stabiles Gleichgewicht mit einer quadratischen Potentialform beschreibt. Er bildet die Basis für die Beschreibung von Gitterschwingungen in Kristallen (Phononen), lokalisierter Schwingungsmoden in Defekten sowie optischer und akustischer Moden in Schichten und Metamaterialien. Durch Quantisierung ergeben sich diskrete Energieniveaus, die u. a. thermische Eigenschaften, Wärmekapazität und Wärmetransport bestimmen.

Nichtlineare Oszillatoren berücksichtigen Abweichungen von der harmonischen Näherung. Anharmonizität führt zu Frequenzverschiebungen, Modenkopplung, Dämpfung und Energieumverteilung zwischen Schwingungsmoden. Dies ist wesentlich für Phasenübergänge, thermische Ausdehnung und nichtlineare akustische Effekte in Festkörpern.

Technologisch relevante Oszillatoren umfassen elektronische und spintronische Systeme (z. B. Spin‑Torque‑Oszillatoren), mechanische und nanoelektromechanische Resonatoren sowie optische Mikro‑ und Nanokavitäten. In gekoppelten Oszillatornetzen treten kollektive Phänomene wie Synchronisation und Phasenverriegelung auf, die etwa in Josephson‑Junktionsarrays, magnetischen Domänenstrukturen oder photonischen Kristallen untersucht werden.