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Titelaufnahme

Titel
Polarisationsabhängige Zustandskontrolle einzelner Halbleiter-Quantenpunkte
AutorMantei, Dirk
PrüferZrenner, Artur In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Greulich-Weber, Siegmund In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2014
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 11.03.2014
Verteidigung2014-03-11
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-12883 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Polarisationsabhängige Zustandskontrolle einzelner Halbleiter-Quantenpunkte [10.41 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Halbleiter-Quantenpunkte gelten als mögliche Bausteine für Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung. In dieser Dissertation werden Untersuchungen zur polarisationsabhängigen Zustandskontrolle an einzelnen InGaAs-Quantenpunkten vorgestellt. Bei diesen ist der Exziton-Grundzustand feinstrukturaufgespalten und weist zwei zueinander orthogonale und linear polarisierte Übergänge auf, welche durch Paare resonanter optischer Pikosekundenpulse mit variablen Polarisationen angeregt werden. Die Einbettung des Quantenpunkts in eine n-i-Schottky-Diode ermöglicht elektrische Manipulationen des Quantensystems und die Bestimmung der Gesamtbesetzung durch Messung eines Photostroms. Ein Abgleich der experimentellen Ergebnisse mit dem theoretischen Modell eines V-förmigen Drei-Niveau-Systems erfolgt durch die numerische Lösung der zugehörigen optischen Bloch-Gleichungen. Es wird demonstriert, dass der Polarisationszustand eines Anregungspulses vollständig und eindeutig in eine kohärente Superposition der Feinstrukturübergänge übertragen werden kann. Dies ermöglicht die Bestimmung der unbekannten Polarisation eines Anregungspulses durch Doppelpuls-Experimente. Weiterhin wird ein Verfahren zur Besetzungsinversion des Quantensystems vorgestellt, welches eine gesteigerte Robustheit gegenüber Imperfektionen der Anregungspulse aufweist und unabhängig von der Phasendifferenz der Pulse ist. Dies eröffnet eine Perspektive zur Realisierung eines polarisationsbasierten optischen Schalters.

Zusammenfassung (Englisch)

Semiconductor quantum dots are considered as possible building blocks for applications in quantum information processing. Investigations on polarization dependent state control with single InGaAs quantum dots are presented in this dissertation. Their exciton ground state is split up and has two orthogonally and linearly polarized transitions, which can be excited by pairs of resonant optical pulses with variable polarization. Embedding quantum dots into a n-i-Schottky diode allows for the electric manipulation of the quantum system and the determination of the total occupancy by measuring the photocurrent. The comparison of the experimental results with the theoretical model of a V-type three-level-system is done by the numerical solution of the corresponding optical Bloch equations. It is shown that the polarization state of an exciting pulse can be completely and unambiguously converted into a coherent superposition of the fine-structure transitions. This allows for the determination of the polarization state of an excitation pulse by using double pulse experiments. Furthermore a scheme for the inversion of a quantum system is presented, which offers an enhanced robustness against imperfect excitation pulses and is independent of the phase difference between the pulses. This opens a perspective for the realization of a polarization based optical switch.