（精）Rabi振荡.pptVIP

(In,Ga)As量子点中的 Rabi振荡 * * 简 介 普通的半导体至少存在一个具有平移不变性的方向，此方向载流子的波矢K便能连续取值。但在半导体量子点中，空间三维的平移不变性都被破坏，电子和空穴只能取分立的能级。 内容一：利用二能级系统模型来描述QDs内 光－物质相互作用 内容二：(In,Ga)As量子点中的Rabi振荡 §1、二能级系统和光学布洛赫方程 在QDs内光－物质相互作用时，粒子一般在许多能级之间跃迁，现抽出其中两能级a,b用二能级系统模型来研究。 于是，我们可以得到： 而且假定： 现引入一光场，则 带入薛定萼方程可解得： 因H’随时间变化，以上得出的方程组并不好解，下面转化其形式： 令 则我们可以得到光学布洛赫方程： 实例：若用一线偏振单色光 照射量子点，且认为初始 时电子都处于低能态a，令 利用光学布洛赫方程，并做旋转波近似后可得： 其中 其实，上图跟实际有差异。因其把a,b能级之间粒子数变化只看成是泵浦和受激辐射的结果，而实际上b,a能级上的粒子都存在衰减，即条件 是不满足的。 若考虑衰减，则光学布洛赫方程将修改为： 其中，T1是布居数的衰减时间； T2是极化衰减时间，也叫退相时间。 T2 与T1的关系如下： 所以，退相时间T2 2T1（b能级粒子衰减时间） 图例 用二能级系统来模拟量子点中载流子激发和跃迁的利弊 缺点：1）未解决能级分布，多能级间跃迁等问题。 2）研究的两个能级要求间距较大，不能是简并的。 3）要做旋转波近似。 优点：1）明确导出有Rabi振荡行为。 2）导出了光学布洛赫方程，对研究极化，退相带来了方便。 §2、 (In,Ga)As量子点中的Rabi振荡 一、出现明显Rabi振荡的重要前提： T1 t，其中 t 是激光脉冲时间。此时衰减可忽略。 二、观测Rabi振荡的前提： 仪器时间分辨阈值足够小，小于Rabi频率 三、自生长的InGaAs量子点是观测Rabi振荡的良好载体： 1、低温下激子基态长达～1ns的退相时间 2、可选择的宽禁带范围 3、可加载几十德拜的电偶极矩 实验数据分析 考虑双激子共振情况 * * * Reduced gain due to the Gaussian distribution of dot size Layer interface substrate InP can emit the required wavelength, but VCSELs made of this materials lattice matched to InP would need a huge number of Bragg mirrors, because the potential mirror materials InP and GaInAsP posses a very small difference of their refractive index.