اپتیک کوانتومی میکروکاواک های نیم رسانا در حضور نقطه ی کوانتومی

در این پایان نامه به بررسی ویژگی های اپتیکی سامانه ی نقطه ی کوانتومی درون میکروکاواک نیم رسانا می پردازیم. در سامانه ی مورد نظر، برهم کنش نقطه ی کوانتومی با تک مد میکروکاواک به تولید اکسیتون (زوج الکترون-حفره ی مقید) می انجامد. برانگیختگی های اکسیتونی تولید شده بسته به اندازه ی نقطه ی کوانتومی که اکسیتون در آن شکل گرفته و چگالی برانگیختگی های تولید شده، از خود رفتار بوزونی یا فرمیونی نشان می دهد. تحلیل رفتار بوزونی اکسیتون ها در مقایسه با رفتار فرمیونی آنها از سادگی قابل ملاحظه ای برخوردار است. علاوه بر برهم کنش اکسیتون ها با تک مد فوتونی درون میکروکاواک، برهم کنش های دیگری نیز در سامانه ی مورد نظر روی می دهند که مسئول بروز فرایندهای اتلاف به شمار می آیند. به منظور بررسی رفتار دینامیکی سامانه ی برهم کنشی در حضور سازوکارهای اتلاف درون کاواک، برانگیختگی های فونونی و فرآیند دمش، رهیافت عملگر چگالی را به کار می گیریم. با حل معادله ی عملگر چگالی سامانه، توابع همبستگی مرتبه ی اول و مرتبه ی دوم را محاسبه می کنیم. این دو دسته تابع همبستگی از دینامیک دو زمانی پیروی می کنند. از این رو، با استفاده از قضیه ی کوانتومی رگرسیون، توابع همبستگی دو زمانی را بر حسب توابع همبستگی تک زمانی بدست می آوریم. تبدیل فوریه ی تابع همبستگی مرتبه ی اول برحسب بسامد، طیف تابشی فوتون های گسیل شده از سامانه را بدست می دهد که اطلاعات ارزشمندی از پاسخ سامانه را در بر دارد. نمودار طیف تابشی بر حسب بسامد وقوع برهم کنش قوی در میکروکاواک را به نمایش می گذارد. در حضور فونون ها و در دمای مخالف صفر قدرت برهم کنش کاهش می یابد. از سوی دیگر، تابع همبستگی مرتبه ی دوم معیار مناسبی برای تشخیص آمار کوانتومی شمارش فوتون های گسیل شده از سامانه فراهم می آورد. نشان می دهیم که فوتون های گسیل شده از سامانه می توانند از خود آمار زیر پواسونی (پادگروهه شدن) را به نمایش گذارند. از این رو سامانه ی مورد مطالعه را می توان به عنوان یک چشمه ی نور غیرکلاسیک در نظر گرفت. با وجود این، حضور فونون ها به عنوان یکی از عوامل اتلاف اثر قابل ملاحظه ای بر رفتار غیرکلاسیک فوتون های گسیل شده می گذارد به طوری که با افزایش دما، احتمال گسیل فوتون های پادگروهه به شدت کاهش می یابد.