ISBN 978-3-8439-4967-5

978-3-8439-4967-5, Reihe Physik

Thomas Herzog
Optical properties of tunable fiber/semiconductor based single- and double cavities containing quantum dots

221 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wird ein offener hemisphärischer Resonator durch einen Bragg Reflektorspiegel unterhalb der Emitterschicht und einer hochreflexionsbeschichteten Endfacette einer optischen Faser gebildet. Die Vorrichtung ist daher intrinsisch fasergekoppelt, da aus dem Resonator austretende Photonen direkt in die optische Faser eingekoppelt werden. Als Emitter werden In(Ga)As-Quantenpunkte verwendet. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten mit offenen Resonatorstrukturen, wird hier eine präzise und zuverlässige Studie darüber durchgeführt, wie das Vorhandensein des Resonators das Abstrahlverhalten eines vorausgewählten Emitters beeinflusst. Unter Verwendung deterministischer Tieftemperatur-Photolithographie wurden ausgewählte Emitter markiert. Dies ermöglicht es, denselben Emitter vollständig außerhalb der Resonatorumgebung und innerhalb des Resonators zu untersuchen. Es wird über eine Verkürzung der Zerfallszeiten um den Faktor 4,4 mittels des Purcell-Effekts berichtet. Gleichzeitig wird die Beibehaltung einer geringen Wahrscheinlichkeit mehrere Photonen zu erzeugen, gezeigt. Auf diesen Ergebnissen aufbauend, wird ein zweiter monolithischer Resonator unterhalb der angesprochenen Struktur eingeführt, wodurch ein durchstimmbares Doppelresonatorsystem gebildet wird. Die Modenausbreitung und der Einfluss der Emitterposition im oberen oder unteren Resonator werden experimentell untersucht und mit Simulationen verglichen. Durch zwei gekoppelte Resonatoren hybridisieren die Moden. Dies führt zu einem „Anticrossing“-Verhalten, das den Abstand zweier benachbarter Longitudinalmoden auf einige Nanometer verringert. Durch Optimierung des Systems könnte in Zukunft ein Experiment durchgeführt werden, um den Biexziton- und Exzitonübergang eines Quantenpunkts mit beiden Moden in Resonanz zu bringen. Dies kombiniert den Vorteil eines hohen Qualitätsfaktors und damit einer hohen Extraktionseffizienz mit der Möglichkeit, gleichzeitig Photonen aus verschiedenen Übergängen effizient zu nutzen