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MOMENTO

Estudio teórico del espectro de emisión para un sistema microcavidad-punto cuántico en una aproximación de campo medio

Juan S. Rojas-Arias, Boris A. Rodríguez, Herbert Vinck-Posada

Published Jan 1, 2015• 0 citations
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Abstract

En este trabajo, se obtiene una expresión numérica para calcular el espectro de emisión de un sistema microcavidad-punto cuántico usando una teoría de campo medio en el formalismo de la matriz densidad. El sistema modelado es un micropilar semiconductor que contiene un único punto cuántico en el interior de la microcavidad, este sistema presenta pérdida de fotones a través de los espejos de la cavidad y bombeo de excitones al punto cuántico. Obtenemos una ecuación maestra de campo medio no lineal que nos permite calcular el espectro de emisión.

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Estudio de sistemas moleculares formados por medios activos inmersos en microcavidades

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RESUMEN: En este trabajo de tesis doctoral, en el marco de electrodinámica cuántica de cavidades de la interacción de la luz y la materia bajo bombeos coherentes e incoherentes y disipaciones, se estudian dos sistemas físicos conformados por excitones y cavidades de cristal fotónico. El primer sistema consta de dos nano-cavidades con un punto cuántico embebido en una de ellas (molécula fotónica). Se estudia su dinámica por medio de la ecuación maestra sin un término de acople entre las cavidades y se calcula el espectro de fotoluminiscencia con el formalismo de funciones de Green. Se encontró que el bombeo excitónico puede suplir el término de acople entre las cavidades. El segundo sistema consta de dos puntos cuánticos inmersos en una cavidad de cristal fotónico (molécula de puntos cuánticos) con un término de tunelamiento entre ellos. En este sistema se estudian tres modelos de cuasipartículas en el estado estacionario, esquema de estados desnudos, molecular y polaritónico que profundizan en la física involucrada en los autoestados del hamiltoniano para tres conjuntos de parámetros que optimizan o maximizan las condiciones del gap energético. Se analizan a fondo, características de medidas cuánticas como la composición fraccional, la entropía lineal y la concurrencia, para determinar cual descripción da información física más detallada del sistema como el entrelazamiento y la pureza de los estados. Se analizan también, observables como el espectro de fotoluminiscencia, correlaciones de segundo orden, número medio de fotones y número medio de excitaciones.

•Jan 1, 2021•0 citations

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MOMENTO•Jul 1, 2014•0 citations

ESPECTRO DE EMISIÓN DE UN PUNTO CUÁNTICO EN UNA MICROCAVIDAD EN EL RÉGIMEN BIEXCITÓNICO: PERSPECTIVA DE LA TEORÍA DE LAS FUNCIONES DE GREEN

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MOMENTO•Jul 1, 2013•0 citations

Dinámica de un sistema de microcavidad–punto cuántico: más allá del régimen excitónico II

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Estudio del comportamiento no lineal de un amplificador óptico semiconductor en sistemas de transmisión por fibra óptica

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Un amplificador optico no respeta la estadistica de la luz incidente, por tanto, es necesario caracterizarlo estadisticamente. Con este fin se obtiene un modelo matematico basado en la ecuacion de la matriz densidad de fotones, la cual describe el comportamiento tanto lineal como no lineal del amplificador. Este modelo conduce a un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales que proporcionan la evolucion temporal de los momentos estadisticos de la luz amplificada. Se ha puesto enfasis en el estudio de los momentos estadisticos y mas concretamente el de primer y segundo orden ya que su conocimiento permite calcular la relacion senal/ruido. Con el estudio del caso de hoy alta saturacion se vislumbra la posibilidad de reducir las fluctuaciones estadisticas relativas de la luz amplificada. Y, en consecuencia, mejorar la relacion senal/ruido. Con los resultados y conclusiones obtenidos hasta aqui, se realiza el estudio de un sistema formado por dos amplificadores opticos en cascada, el primero amplifica la senal proporcionando un nivel adecuado a la entrada del segundo para que este trabaje en regimen no lineal. Se ha analizado la influencia de los parametros de saturacion de los dos amplificadores y de sus longitudes en la relacion senal/ruido. Finalmente, se ha desarrollado un nuevo modelo para caracterizar una mezcla de medios saturables a partir de la e.M.D.F., lo cual ofrece la posibilidad de calcular las fluctuaciones estadisticas relativas de la luz. Se demuestra que un amplificador optico con una combinacion adecuado de los procesos saturables y de las perdidas lineales puede comportarse como un regenerador no sincronizado.

•Jan 1, 1990•0 citations

Efectos cuánticos en la interacción entre átomos con radiación en cavidades

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La idea central de la presente tesis es poner de manifesto efectoscuánticos que aparecen en la interacción entre átomos de pocos nivelescon radiación electromagnética y entre modos de radiación entre sí considerandola radiación cuantificada. Se trataron diferentes sistemas deinterés en el ámbito de la elcctrodinámica cuántica de cavidades, utilizandotécnicas como la de hallar los operadores relevantes en el marcode la teoría de álgebras dinámicas y también utilizando ecuación maestrapara la evolución del operador densidad. Se estudió el problema deun átomo de dos niveles interactuando con dos modos de radiación enpresencia de un medio no lineal. Para este sistema se encontró que lapresencia del medio no lineal inhibe los efectos típicos de estos sistemascomo ser los colapsos y resurrecciones de la inversión de población, ytambién el antiagrupamiento. También se estudió un hamiltoniano de Jaynes-Cummings generalizado que no toma en cuenta la aproximaciónde onda rotante y además en presencia de un campo externo. Se pudoencontrar un conjunto de operadores adecuado para estudiar este sistemaque permite evaluar la evolución temporal del valor medio de cualquiercantidad de relevancia. En la presente tesis se hace una propuesta parapoder utilizar un divisor dc haz como discriminador de entrelazamientoentre dos modos del campo electromagnético; además en algunos casospodemos identificar diferentes elementos de la base de Bell. También eneste trabajo se hace un estudio de factibilidad de una propuesta paragenerar en forma condicional estados de Fock en una cavidad. Para ellose relajan aproximaciones y se tienen en cuenta las pérdidas dentro dela cavidad, encontrándose que el esquema es robusto antes condicionesreales, siendo entonces promisoria su realización experimental.

•Jan 1, 2003•0 citations
En este trabajo, se obtiene una expresión numérica para calcular el espectro de emisión de un sistema microcavidad-punto cuántico usando una teoría de campo medio en el formalismo de la matriz densidad. El sistema modelado es un micropilar semiconductor que contiene un único punto cuántico en el interior de la microcavidad, este sistema presenta pérdida de fotones a través de los espejos de la cavidad y bombeo de excitones al punto cuántico. Obtenemos una ecuación maestra de campo medio no lineal que nos permite calcular el espectro de emisión.
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Se propone un modelo teórico para estudiar la dinámica de un sistema de dos puntos cuánticos embebidos en una nanocavidad, los cuales interactúan a través de los acoples tipo Förster, interacción dipolar y asistencia fonónica. El modelo incorpora las pérdidas de fotónes, creación y emisión espontánea de excitónes por medio del formalismo de la ecuación maestra en la forma de Lindblad. Se encuentra que la dinámica del sistema es fuertemente influenciada por las interacciones tipo Förster y fonónica, lo cual es evidenciado en los elementos diagonales de la matriz densidad y las relaciones de dispersión del sistema. Se cuantifica el entrelazamiento del sistema por medio de la concurrencia y se observa que la interacción Förster favorece el entrelazamiento en el régimen de alta excitación, contrario al efecto inducido por la asistencia fonónica que tiende a reducirlo.
Encontramos una expresión cerrada para las funciones de correlación del sistema punto cuántico modelado como un átomo de cuatro niveles acoplado a un modo de luz con dos grados de libertad de polarización, a través de un cálculo basado en la teoría de funciones de Green, como alternativa del teorema de regresión cuántico. A partir de estas funciones encontramos el espectro de emisión y con él recuperamos ciertos fenómenos del régimen del acople fuerte y de fotoluminiscencia como el anticruce de los modos de emisión del sistema, y las llamadas transiciones a dos fotones.
En este trabajo se estudia la dinamica disipativa para un sistema de microcavidad punto–cuantico, tomando como base el sistema fisico y el analisis hamiltoniano desarrollado en Dinamica de un sistema de microcavidad-punto cuantico: mas alla del regimen excitonico. I. En particular, se muestra la evolucion temporal del sistema en el formalismo de la ecuacion maestra –aproximaciones de Born y Markov–, se hace un analisis comparativo en la evolucion de las poblaciones y el enredamiento de los estados con el caso hamiltoniano, lo que permite determinar los efectos de la disipacion sobre las propiedades mecanico cuanticas del sistema.
Un amplificador optico no respeta la estadistica de la luz incidente, por tanto, es necesario caracterizarlo estadisticamente. Con este fin se obtiene un modelo matematico basado en la ecuacion de la matriz densidad de fotones, la cual describe el comportamiento tanto lineal como no lineal del amplificador. Este modelo conduce a un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales que proporcionan la evolucion temporal de los momentos estadisticos de la luz amplificada. Se ha puesto enfasis en el estudio de los momentos estadisticos y mas concretamente el de primer y segundo orden ya que su conocimiento permite calcular la relacion senal/ruido. Con el estudio del caso de hoy alta saturacion se vislumbra la posibilidad de reducir las fluctuaciones estadisticas relativas de la luz amplificada. Y, en consecuencia, mejorar la relacion senal/ruido. Con los resultados y conclusiones obtenidos hasta aqui, se realiza el estudio de un sistema formado por dos amplificadores opticos en cascada, el primero amplifica la senal proporcionando un nivel adecuado a la entrada del segundo para que este trabaje en regimen no lineal. Se ha analizado la influencia de los parametros de saturacion de los dos amplificadores y de sus longitudes en la relacion senal/ruido. Finalmente, se ha desarrollado un nuevo modelo para caracterizar una mezcla de medios saturables a partir de la e.M.D.F., lo cual ofrece la posibilidad de calcular las fluctuaciones estadisticas relativas de la luz. Se demuestra que un amplificador optico con una combinacion adecuado de los procesos saturables y de las perdidas lineales puede comportarse como un regenerador no sincronizado.
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