Поляритонные моды и лазерная генерация в ловушках для бозе-конденсации диполярных экситонов

• Автор: Калинин, Петр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Моды однородной ловушки: точный расчёт спектра и критерий неустойчивости

1.1. Ловушка для экситонов как резонатор с двумерной активной средой

1.1.1. Структура ловушки. Граничные условия для поля на её

поверхностях

1.1.2. Рекомбинационное излучение экситонов. Граничные усло-

вия на экситонном слое

1.1.3. Типичные временные и спектральные масштабы задачи .

1.2. Характеристические уравнения для мод в модели стоячей плос-

кой волны
1.2.1. Факторизация поля мод и условия полного внутреннего
отражения
1.2.2. ТМ-моды
1.2.3. ТЕ-моды
1.3. Спектр мод: численный расчёт в общем случае
1.3.1. Типичные параметры и характерный вид спектра.
1.3.2. Анализ ТМ0-моды
1.3.3. Область неустойчивости
1.4. Спектр мод: аналитическое решение в области экситопного ре-
зонанса

1.5. Критерий неустойчивости поляритонных мод и его связь с бозе-
конденсацией экситонов
1.6. Выводы
Глава 2. Спектр поляритонных мод и их неустойчивость: расчёт по теории возмущений
2.1. Уравнения динамики для амплитуд мод, поляризации и концен-
трации экситонов. Приближение медленного изменения числа экситонов
2.2. Особенности спектра поляритонных мод для однородной ловуш-
ки и лоренцевой линии
2.3. Влияние неоднородного пространственного распределения экси-
тонов
2.4. Порог лазерной генерации поляритонных мод и роль надконден-
сатных экситонов
2.4.1. Окрестность порога бозе-конденсации
2.4.2. Больцмановский предел
2.4.3. Промежуточная область температур и концентраций эк-
ситонов
2.4.4. Изменение порога генерации с удалением от порога бозе-
конденсации
2.5. Выводы
Глава 3. Динамика лазерной генерации поляритонных мод
3.1. Особенности моделирования лазерной генерации
3.2. Сосредоточенная модель лазера
3.2.1. Однородно уширенная линия. Стационарная генерация
3.2.2. Неоднородно уширенная линия. Ослабление условий неста-
ционарной генерации и автомодуляция мод

3.3. Распределённая модель лазера
3.3.1. Однородно уширенная линия. Биения и синхронизация
фаз мод
3.3.2. Неоднородно уширенная линия, вырожденные моды. Ре-
гулярные пульсации с синхронизацией фаз
3.3.3. Неоднородно уширенная линия, вырожденные моды. Вли-
яние слабой пространственной неоднородности накачки .
3.3.4. Неоднородно уширенная линия, невырожденные моды.
Квазихаотическая генерация
3.3.5. Пример автомодуляционной динамики для случая четы-
рёх мод
3.4. Влияние неоднородного уширения экситонной линии на второй
лазерный порог
3.5. О некоторых модификациях экспериментов, направленных на исследование лазерной генерации в экситонных ловушках
3.6. Выводы
Заключение
Список литературы

это обсуждать; отметим лишь, что возможные поправки заведомо не превосходят величины скачка поля на диполыюм слое, который, как будет видно из дальнейшего (см. рис. 1.4 и формулу (1.20)), мал по сравнению со средним значением поля.
Кроме того, для простоты мы будем считать концентрацию экситонов однородной по всей плоскости ловушки и, соответственно, будем считать одинаковыми по величине как действительные, так и мнимые части тангенциальных волновых чисел всех парциальных волн, образующих конкретную моду ловушки-резонатора. При этом оценка добротности и порога неустойчивости моды не будет зависеть от её конфигурации в плоскости ловушки и от формы окна в металлической плёнке при заданном (подлежащем расчёту) эффективном коэффициенте отражения К,5, который^ может быть различен для мод разной конфигурации, например, типа Фабри-Перо или шепчущей галереи.
1.1.3. Типичные временные и спектральные масштабы задачи
В работе [12] стационарное значение концентрации экситонов оценено величиной порядка Ю10 см"2, поэтому мы будем использовать значения концентрации экситонов в основном в интервале от Ю10 до 1011 см"2. В соответствии с результатами работы [60], время жизни экситонов можно оценить величиной Ту = 2-10“9 с. Скорость релаксации поля в резонаторе 11т 5т определим, взяв коэффициент отражения электромагнитного поля от боковой поверхности ловушки равным 0.7 по амплитуде и диаметр ловушки равным 5 мкм; тогда получаем 11ш5т| = 5 • 1012 с"1.
Как было указано выше, скорость релаксации поляризации можно оценить сверху, исходя из ширины линии наблюдаемого из ловушки излучения, получив значения Т2 ~ 4 пс, что соответствует и 2.5 • 10й с"1. Однако