۱۰۶۳۲پ
per
تزویج نقطه کوانتومی و میکروکاواک بلور فوتونی
/اکرم مهدی زاده خسرقی
: دانشکده فیزیک
۱۹۲ص
چاپی
دکتری تخصصی
رشته فیزیک گرایش حالت جامد
۱۳۹۱/۱۱/۱۸
دانشگاه تبریز
الکترودینامیک کوانتومی کاواک چارچوب مناسبی را برای درک اندرکنش نور-ماده در سطح کوانتومی فراهم می‌صکند .در این میان، سیستم‌صهای نقطه کوانتومی-کاواک مهمترین دستاوردها را در تحقق آزمایش‌صهای الکترودینامیک کاواک مهیا کرده‌صاند .ماهیت چنین سیستم‌صهای جفت شده در دو تزویج ضعیف و قوی بروز می‌صکند که کاربردهای فراوانی در لیزرهای با آستانه نشر پایین، منابع تک فوتون و پردازش اطلاعات کوانتومی دارند .منابع نوری غیرکلاسیکی به دلیل نقش محوری خود در پردازش اطلاعات کوانتومی مورد توجه زیادی هستند .ترجیحا، منابع نوری کوانتومی باید در هر پالس تک فوتون یا زوج درهم‌صتنیده فوتونی گسیل کنند .یک منبع تک فوتون ایده‌صآل در هر پالس فقط یک فوتون گسیل می‌صکند .گسیل تک فوتون از منابعی چون نقاط کوانتومی، مراکز نقص در الماس، اتم‌صهای در تله افتاده در کاواک و مولکول‌صهای آلی امکان‌صپذیر است .در این میان، نقاط کوانتومی به دلیل ترازهای انرژی گسسته که از اندرکنش محیط با حامل‌صها جلوگیری می‌صکند حائز اهمیت است .نقاط کوانتومی دارای پایداری زیاد، قدرت نوسانگر بالا و پهنای خط طیفی باریک هستند .اشکال مهم این است که این سیستم‌صها بازده پایین داشته و نیز نرخ گسیل فوتون در آنها کم است .تمام این کمبودها با جاسازی نقطه کوانتومی در کاواک بهبود می‌صیابد .برای این منظور، میکروکاواک‌صهای مختلفی پیشنهاد می‌صشوند که از میان آنها میکروکاواک‌صهای بلور فوتونی به دلیل فاکتور کیفیت بالا و حجم مد بسیار پایین اهمیت فوق‌صالعاده‌صای دارند .مشخصه‌صهای مهم منبع تک فوتون بازده بالا و احتمال گسیل چندفوتونی پایین است که این احتمال با تابع همبستگی مرتبه دوم در زمان تأخیر صفر ( ) بیان می‌صشود .در میان پارامترهای موثر مربوطه، بهینه‌صسازی نرخ پمپاژ نقطه کوانتومی و کاواک و نیز نرخ واهلش کاواک برای بهبود عملکرد این سیستم‌صها مهم است .بنابراین، بررسی دقیق مشخصات کاواک و نقطه کوانتومی به منظور تجزیه و تحلیل خواص انتشار منابع تک فوتون ضروری است .در این رساله، سیستم میکروکاواک بلور فوتونی که در آن نقطه کوانتومی جاسازی شده است مورد بررسی قرار گرفته است .انرژی حالت پایه اکسیتون به روش وردشی و مد نقص میکروکاواک به روش بسط مد هدایت شده و توسط توسعه نرم افزار GME محاسبه می‌صشوند .تأثیر مشخصات کاواک و نقطه کوانتومی در تزویج بطور کامل مورد بررسی قرار گرفته است .در مدل خطی، که اکسیتون به عنوان بوزون در نظر گرفته می‌صشود، دینامیک سیستم با استفاده از تابع همبستگی مرتبه اول ( ) و دوم ( ) مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که در تزویج قوی و ضعیف رفتار متفاوتی دارد و نیز تحت پمپاژ پیوسته ناهمدوس، محاسبات مربوط به نشان می‌صدهد که امکان گسیل تک فوتون درمدل خطی وجود ندارد .در مدل غیرخطی، که اکسیتون به عنوان فرمیون در نظر گرفته می‌صشود، اثرات نرخ‌صهای پمپاژ و نرخ واهلش در تغییرات جمعیت‌صها و بطور جامع مورد بررسی قرار می-گیرد .همچنین نتایج ما نشاندهنده نقش اساسی اختلاف انرژی بین مد کاواک و اکسیتون در احتمال گسیل تک فوتون می‌صباشد که در توافق معقولی با نتایج تجربی است
linear model, where the exciton has fermionic characteristic, we emphasize the effect of pumping rates and decay rate on the level of antibunching, populations of excitons and photons and second order correlation function comprehensively. Our results show the important role of detuning between the exciton and cavity resonance in the degree of antibunching which has reasonable agreement with experiments -cavity coupling characteristics, in details. In linear model, where the exciton has bosonic characteristic, the dynamics of the system are studied using first order correlation function (G(1)(t,)) and g(2)(). We show G(1)(t,) behaves differently in strong and weak coupling regimes and under incoherent continuous pumping, by calculation of g(2)(), we show that the emission represents bunching for both strong and weak coupling. In non-crystal microcavity mode. To find exciton state, we employ variational approach and to obtain cavity modes we develop the open source GME code. In particular, we show how the geometry of QD and photonic crystal microcavity affects on QD-PC microcavity system, one has to consider the dynamics of a QD as an optical emitter that changes drastically when it placed in a cavity. In this thesis, in order to explore temporal behavior emerged from coupling effects, we consider a system composed of a QD coupled to a single photonic-microcavity is essential for analyzing the emission properties of single photon sources. Since photon generation and detection have temporal nature, in order to analyze the emission spectra of QD-order correlation function at zero delay (g(2)(0)). Among the effective relevant parameters, the optimization of pumping rates of QD and microcavity together with decay rate is necessary for the improvement of the performance of the system. So, the detailed investigation of the QD and PC-based microcavities, because of their higher quality factor together with much smaller mode volumes, can improve the properties of single photon sources. Key performance measures for a single photon source are the efficiency and the second-reservoir interaction in high level. This offers several advantages as sources for single photon emission. QDs have high oscillator strength and narrow spectral line width and higher stability. A significant drawback is that the efficiency of such a system is poor, as the majority of emitted photons are lost in the substrate. Furthermore, the single photon generation rate is low. These deficiencies can be remedied by placing the QD in a microcavity. Different microcavities have been proposed. Among these proposals, PC-photon and entangled photon sources, quantum computation and quantum information processing. Nonclassical light sources are of intense interest because of their central role in the field of quantum information processes. Preferably, the quantum light sources should generate exactly one single photon or entangled pair per excitation trigger pulse. An ideal single photon source produces pulses containing exactly one photon. The single photon emission has been demonstrated with quantum dots (QDs), defect in diamond, trapped atoms in a cavity and organic molecules. QDs are of particular interest due to quantized energy levels in each direction that prevents carrier-threshold lasers, single-cavity coupling manifests itself in strong and weak coupling regimes which provide possible applications such as low-microcavity systems are known as the most relevant achievement of CQED experiments due to the atom like emission and stable excitonic properties of quantum dot (QD) and available high finesse cavities. The nature of the QD-Cavity quantum electrodynamics (CQED) has provided an appropriate framework for understanding the interaction between light and matter at a full quantum level. Quantum dot
مهدی زاده خسرقی، اکرم
سلطانی والا، علی، استاد راهنما
کلافی، منوچهر، استاد راهنما
شجاعی، سعید، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
