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Lewandowski, Przemyslaw: Nichtlineare optische Eigenschaften und spontane Musterbildung in Halbleitermikrokavitäten. 2015
Inhalt
Contents
1 Einleitung
2 Nichtlineare optische Eigenschaften und spontane Musterbildung in einem skalaren Polaritonfeld
2.1 Theoretische Grundlagen zur Untersuchung von Exziton-Polaritonen
2.2 Lineare Polariton-Optik
2.3 Nichtlineare Polariton-Optik und Vierwellenmischen
2.3.1 Die Gross-Pitaevskii-Gleichung
2.3.2 Nichtlineare Abhängigkeit der stationären Polaritondichte
2.3.3 Entartetes Vierwellenmischen
2.3.4 Nichtentartetes Vierwellenmischen
2.3.5 Quadratisches Vierwellenmischen als optisches UND-Gatter
2.4 Lineare Stabilitätsanalyse (LSA)
2.4.1 LSA anhand der Gross-Pitaevskii-Gleichung
2.4.2 LSA für die gekoppelten Bewegungsgleichungen
2.4.3 Bistabilität
2.5 Nichtaxiale Instabilität und Musterbildung
2.5.1 Störstellen und resonante Rayleigh-Streuung
2.5.2 Musterbildung als Folge optischer Instabilität
2.5.3 Instabilität des Musters und Übergang in den oberen Ast der S-Kurve
2.6 Zusammenfassung
3 Nichtlineare optische Eigenschaften und spontane Musterbildung in einem Polariton-Spinorfeld
3.1 Theorie polarisationsabhängiger Polaritonen
3.2 Musterbildung in einem zirkular polarisierten Polaritonfeld
3.3 Lineare Optik und optischer Spin-Hall-Effekt
3.4 Vierwellenmischen in einem Polariton-Spinorfeld
3.4.1 Die Polarisationsabhängige Gross-Pitaevskii-Gleichung
3.4.2 Entartetes und nichtentartetes Vierwellenmischen
3.5 Lineare Stabilitätsanalyse im Spinorfeld
3.5.1 LSA mit der polarisationsabhängigen GPE
3.6 Musterbildung in einem linear polarisierten Spinorfeld
3.6.1 Musterbildung ohne TE-TM-Aufspaltung
3.6.2 Musterbildung mit TE-TM-Aufspaltung
3.7 Experimente zu Vierwellenmischen und Musterbildung
3.7.1 Doppelkavitäten
3.7.2 Entartetes Vierwellenmischen im Experiment
3.7.3 Quadratisches Vierwellenmischen im Experiment
3.7.4 Musterbildung in Experiment und Theorie
3.7.5 Rotation des Musters durch Rotation der Polarisationsebene
3.7.6 Phasenübergänge infolge externer Anisotropie
3.7.7 Schaltprozesse
3.8 Zusammenfassung
4 Rein optisches Steuern von Polaritonkondensaten unter stark verstimmter Anregung
4.1 Bose-Einstein-Kondensation von Polaritonen
4.2 Rein optisches Einfangen und Steuern von Polaritonkondensaten
4.3 Dynamik der Polaritonkondensation in rein optischen Fallen
4.4 Interferenzeffekte kohärenter Polaritonen
4.5 Streuung von Polaritonkondensaten an Potentialhindernissen
4.6 Zusammenfassung
5 Zusammenfassung und Ausblick
A Details zur Analyse
A.1 Herleitung der Gross-Pitaevskii-Gleichung
A.2 Auftreten einer S-Kurve infolge kubischer Nichtlinearität
A.3 Herleitung der LSA
B Numerische Details
Literaturverzeichnis
C Danksagung
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