Автореферат (1149959), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Достоверность теоретического моделирования подтверждается хорошим совпадением с экспериментальными данными. Результаты хорошо согласуются с научными работами других авторов.Апробация работы. Основные результаты работы были представленыавтором в следующих докладах на конференциях:– A. V. Mikhailov, R.
V. Cherbunin, K. V. Kavokin, P. Lagoudakis andA. V. Kavokin. Spin Faraday rotation spectrum in GaAs quantumwell embedded in a planar microcavity. 21st International Symposium“Nanostructures: Physics and Technology”. St Petersburg, Russia, June24–28, 2013.– A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, N.
E. Kopteva, K. V. Kavokin,P. Lagoudakis and A. V. Kavokin. Dynamics of Kerr rotation andellipticity at strong-to-weak coupling transition in a microcavity.722nd International Symposium “Nanostructures: Physics and Technology”.St Petersburg, Russia, June 23–27, 2014.– А. В. Михайлов, Н. Е. Коптева, Р. В.
Чербунин, И. В. Игнатьев,А. В. Кавокин. Экспериментальное исследование осцилляций Раби методом время-разрешенного керровского вращения. XIX Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектоника». Нижний Новгород,Россия, 10-14 марта, 2015.– A. V. Mikhailov, R. V. Cherbunin, N. E. Kopteva, K. V. Kavokin,I.
V. Ignatiev, P. Lagoudakis and A. V. Kavokin. Dynamics ofKerr rotation and ellipticity at strong-to-weak coupling transition ina microcavity. 8th Russian-French Workshop on Nanosciences andNanotechnologies. Montpellier, France, May 20–22, 2015.Личный вклад. Автор проводил эксперименты по фотоиндуцированному керровскому вращению в микрорезонаторе совместно с Р.
В. Чербуниными Н. Е. Коптевой, анализировал полученные результаты и проводил их подготовку к публикации. Автор создавал установку для изучения спиновой динамики в двойных квантовых ямах совместно с М. Владимировой, D. Scalbert,M. Nawrocki и S. Cronenberger, проводил эксперименты на этой установке, принимал непосредственное участие в подготовке полученных результатов для публикации.Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены вшести статьях [A1—A6], из которых три статьи изданы в журнале Physicalreview B, индексируемом в базе данных РИНЦ и в международных библиографических базах данных Web of Science и Scopus [A1–A3], и три — в материалахконференций [A4—A6].Содержание работыВо введении обоснована актуальность исследований, проводимых врамках данной диссертационной работы, сформулирована цель, задачи, представлены защищаемые положения, научная новизна и практическая значимостьданной работы, указан личный вклад автора, а так же приведен список публикаций и докладов на конференциях по теме работы.Первая глава посвящена обзору литературы по теме диссертации.Кратко освещена роль магнитооптических эффектов в веществе, а именно керровского и фарадеевского вращения, для научных исследований, усиление этих8эффектов в оптических резонаторах.
Рассмотрены работы, в которых изучены экситоны в объемных полупроводниках и двумерных гетероструктурах, атакже исследования, в которых продемонстрирована сильная связь между экситонами и фотонами в микрорезонаторах и образование новых квазичастиц— экситонных поляритонов. Освещается краткая история исследований спиновых свойств экситонов и поляритонов и использования методов фарадеевскогои керровского вращения для изучения этих свойств.
Приведены литературныеданные, указывающие на важность условия согласования импеданса для фарадеевского и керровского вращения в резонаторах. Сделан обзор работ, в которых изучены прямые и непрямые экситоны в двойных квантовых ямах, ихсмешивание и воздействие на них электрического и магнитного полей.Вторая глава посвящена описанию двух использованных в работе экспериментальных установок, их характеристик и принципов работы. В обеихустановках применялись методики накачки-зондирования с импульсным титансапфировым лазером и линиями задержки.
В первой установке была созданасистема полного измерения поляризационного состояния отраженного от образца света, то есть, компонент вектора Стокса. В другой установке использовалсякриостат со сверхпроводящими катушками, генерирующими магнитное поле до10 Тл, а также независимая спектральная фильтрация лучей накачки и зондирования.Третья глава посвящена описанию результатов исследования керровского вращения в полупроводниковом микрорезонаторе с квантовой ямой. Впервом разделе главы описываются проведенные эксперименты.
Изучаемый образец был выращен на подложке GaAs и представляет собой асимметричный1-микрорезонатор с 20-нм квантовой ямой, размещенной в его центре. Межзеркальный промежуток в этом микрорезонаторе имеет градиент толщины, чтоприводит к плавному изменению спектрального положения фотонной моды вразличных точках вдоль поверхности образца. Это позволяет контролироватьотстройку энергии фотонной моды от энергии экситона с помощью выбора места фокусировки пучка лазера (радиусом 50 мкм) на поверхности образца.
Образец был помещен в криостат замкнутого цикла охлаждения при = 4.2 К иисследовался в геометрии на отражение с использованием время-разрешеннойметодики накачки-зондирования. Гиротропия в активном слое образца создавалась оптической накачкой верхней поляритонной ветви циркулярно поляризованными импульсами.9С использованием установки, описанной во второй главе, были измерены спектры отражения линейно поляризованного света в разных точках образца без использования оптической накачки. Была создана цветовая картатаких спектров в зависимости от точки на образце. С помощью нее обнаружено наличие сильной связи между экситонами и фотонами, проявляющеесяв антипересечении экситонных линий поглощения и фотонной моды резонатора. Данные спектры отражения света описаны в рамках модели нелокальногодиэлектрического отклика, выведена формула для их подгонки, хорошо согласующаяся с экспериментальными данными.
Из результатов подгонки полученыхарактеристики экситонных переходов, такие как энергия, сила осциллятора икоэффициент затухания. По карте спектров отражения была определена точкана образце, где энергии фотонной моды и основного состояния экситона совпадают, а также энергетические отстройки фотонной моды от энергии экситонаво всех остальных точках образца. Обнаружено, что согласование импеданса вэтой структуре происходит при отстройке фотонной моды, равной ∆ ≃ −3 мэВ.Было отмечено, что из-за неоднородного уширения экситонного резонанса коэффициент отражения не обращается точно в ноль на длине волны нижнейполяритонной ветви даже в точке согласования импеданса.Были измерены спектры отражения при импульсном возбуждении циркулярно поляризованной накачкой для различных задержек между импульсами накачки и зондирования.
Спектры отраженного зондирующего пучка, линейно поляризованного до взаимодействия с образцом, были измерены в шестиполяризациях: линейных вертикальной, горизонтальной, диагональной и антидиагональной, в правой и левой циркулярных поляризациях. По этим спектрамопределялось состояние поляризации зондирующего пучка в терминах компонент вектора Стокса. Из этих компонент были вычислены угол керровского вращения и эллиптичность Θ. При нулевой отстройке фотонной моды ∆ = 0 мэВи мощности накачки = 8 мВт в начальный момент времени наблюдается разрушение сильной связи, которая восстанавливается за время порядка200 пс. На рис. 1 показаны результаты измерений, проведенных при отстройке∆ = −3 мэВ. При отрицательных задержках минимум в спектре, соответствующий нижней поляритонной ветви, наблюдается во всех поляризациях, кроме горизонтальной ( ), где отражение равно нулю. При положительных задержкахциркулярно поляризованная накачка вызывает синее смещение нижней поляритонной ветви в ко-циркулярной (+ ) и красное смещение в кросс-циркулярной(− ) поляризациях.
В вертикальной и диагональных поляризациях, , и101200VDelay (ps)1000D1000+12001200σ100080080060060060040040040020020020020000001.5241.52512001.526 1.523H10001.5241.52512001.526 1.523A10008000.51.5241.5251.5260−120080060060060060040040040040020020020001.524 1.525Energy (eV)1.526 1.5230.51.526 1.5231.5241.5251.526Θ−1.50.40.28000−0.220001.524 1.525Energy (eV)−1100018000−0.51200σ1000104001.5231.50.56008001.523φ100018001.523Delay (ps)120001.524 1.525Energy (eV)1.52601.5231.524 1.525Energy (eV)1.526−0.4Рис. 1 — Динамика спектров отражения в шести детектируемых поляризациях:линейных вертикальной, горизонтальной, диагональной и антидиагональной,правой и левой циркулярных поляризациях (метки V, H, D, A, + и − , соответственно).
Отстройка частоты резонатора ∆ = −3 мэВ, поглощаемая мощностьнакачки 1 мВт. Угол керровского вращения и эллиптичность Θ вычисленыиз спектров отражения и построены как функции энергии детектирования изадержки между импульсами накачки и зондирования.
, эффект накачки проявляется как расщепление поляритонной моды. Помимоэтого, из-за воздействия накачки возникает сильный отклик в горизонтальнойполяризации детектирования, которая перпендикулярна поляризации зондирующего пучка, .Чтобы воспроизвести зависимости фотоиндуцированной гиротропии отчастоты, мощности накачки и отстройки, использовалась простая феноменологическая модель. Эффект оптической накачки был описан в терминах синегосмещения экситонного резонанса X и ослабления его связи с ко-циркулярнополяризованной резонаторной модой (MC-модой) [1]. Итоговая энергия Xсостояния при ко-циркулярной накачке была записана как ~ ( ) = ~ (0) +~ , параметр экситон-фотонной связи — как ( ) = (0) + .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
