Диссертация (1149960), страница 8
Текст из файла (страница 8)
3.4, 3.5 для каждой поляризации детектирования зависимость нормализованного отражения от энергии детектирования и задержки между импульсами представлена в виде цветовой карты. Временные зависимости спектров отражения в линейных и циркулярных поляризациях показывают, что врезультате воздействия на образец импульсов накачки c правой циркулярнойполяризацией отраженный свет зондирующего пучка становится эллиптическиполяризованным, причем большая полуось эллипса поворачивается на некоторый угол (керровское вращение) относительно вертикали (и этот угол зависитот длины волны наблюдения).
При нулевой отстройке ∆ = 0 мэВ (рис. 3.4) имощности накачки = 8 мВт в начальный момент времени наблюдаетсяразрушение сильной связи, которая восстанавливается за время порядка 200 пс.Угол керровского вращения и эллиптичность Θ рассчитаны из спектров отражения по формулам (3.1).На рис. 3.5 показаны результаты измерений, проведенных при энергиях,близких к нижней поляритонной ветви, и отстройке ∆ = −3 мэВ. При отрицательных задержках минимум в спектре, соответствующий нижней поляритонной ветви, наблюдается во всех поляризациях, кроме горизонтальной ( ), гдеотражение равно нулю. При положительных задержках циркулярно поляризованная накачка вызывает синее смещение нижней поляритонной ветви в коциркулярной (+ ) и красное смещение в кросс-циркулярной (− ) поляризации.В вертикальных и диагональных поляризациях, и , эффект накачки проявляется скорее как расщепление поляритонной моды.
Также из-за воздействиянакачки возникает сильный отклик в горизонтальной поляризации детектиро-40Переход (мэВ) Γ (мэВ) (мэВ)Тяжелый экситон, X1528.00.31.8Легкий экситон, LH1532.00.31.42-й уровень экситона, X215340.30.5Таблица 3.1 — Экситонные параметры, полученные из спектров отражениябез накачки. Параметры фотонной моды: 1 /2 = 4.35, Γ = 5 мкэВ.120010001200VDelay (ps)80010001200D8006001000σ+18006000.86000.312001.2 1000φ8000.20.160000.6400400400200200200000400−0.10.4200−0.20.2001.525 1.526 1.527 1.528 1.5291.53120010001.531200H800Delay (ps)1.525 1.526 1.527 1.528 1.52910001.53A1000σ1.2 10000.86001.53120018006001.525 1.526 1.527 1.528 1.529−12008006001.525 1.526 1.527 1.528 1.5290.3Θ8000.20.160000.6400400400200200200000400−0.10.4200−0.20.2001.525 1.526 1.527 1.528 1.529Energy (eV)1.531.525 1.526 1.527 1.528 1.529Energy (eV)1.531.525 1.526 1.527 1.528 1.529Energy (eV)1.531.525 1.526 1.527 1.528 1.529Energy (eV)1.53Рисунок 3.4 — Временные зависимости спектров отражения в различных поляризациях, спектров керровского вращения и эллиптичности (верхний рядслева направо: вертикальная, линейная под -45∘ , правая циркулярная поляризации, угол керровского вращения; нижний ряд: горизонтальная, линейнаяпод +45∘ , левая циркулярная поляризации, эллиптичность).
Мощность накачки = 8 мВт. Отстройка ∆ = 0 мэВ.411200Delay (ps)10001200V10001200D1000800800800600600600+σ12001.2 100010.81.5φ80010.560000.6400400400400−0.50.4200200200000200−10.2001.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526 1.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526 1.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.5261200Delay (ps)10001200H10001200A1000800800800600600600400400400−σ−1.51.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.52612001.2 100010.4Θ0.30.28000.10.860000.6400−0.1200−0.20.42002002000.2000−0.3001.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526 1.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526 1.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526Energy (eV)Energy (eV)Energy (eV)−0.41.523 1.5235 1.524 1.5245 1.525 1.5255 1.526Energy (eV)Рисунок 3.5 — Динамика спектров отражения в шести детектируемых поляризациях: линейных вертикальной, горизонтальной, диагональной и антидиагональной, правой и левой циркулярных (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.4210.5I+IDIV0.5(a)000.50.5I-(d)0152215261530Energy (meV)(c)0IA10 ps-100 psIH0.4(b)(e)0152215261530Energy (meV)(f)0152215261530Energy (meV)Рисунок 3.6 — Спектры отражения зондирующего луча для разных поляризаций детектирования.
Отстройка частоты резонатора ∆ = −3 мэВ, мощность + -поляризованной накачки равна ≃ 1 мВт. Спектры, снятые при задержкемежду импульсами накачки и зондирования −100 пс (невозмущенная система,зеленые символы), сравниваются со спектрами после прихода импульса накачки при задержке 10 пс (оранжевые символы). Линии показывают результатымоделирования.43вания (перпендикулярной поляризации зондирующего пучка) . Керровскоевращение и эллиптичность Θ, полученные из спектров отражения, такжепоказаны на рис. 3.5. Далее в этом разделе будут обсуждаться только фиксированные задержки между накачкой и зондированием.
Сравним два спектра длякаждой поляризации: спектр при отрицательной задержке, который идентичен спектру зондирующего пучка в отсутствии накачки, и спектр при задержке10 пс (рис. 3.6).Состояниеполяризации,вызванноенакачкойиизвлеченноеизполяризационно-разрешенных измерений (рис. 3.6), полезно представить втерминах годографа вектора Стокса, параметризованного частотой зондирующего пучка.
На рис. 3.7 (a,b) показаны данные для двух разных отстроекфотонной моды при задержке 10 пс: ∆ ≃ −3 мэВ, соответствующей согласованию импеданса, и ∆ ≃ −5 мэВ, находящейся вне его. Рис. 3.7 (a) изображаетпроекцию вектора Стокса на экваториальную ( , ) плоскость. В этомпредставлении удвоенный угол керровского вращения 2 выражается отклонением вектора Стокса от оси абсцисс. Стрелки демонстрируют удвоенныймаксимальный угол фотоиндуцированного вращения 2 , достижимыйдля этой мощности и отстройки. Проекция на вертикальную плоскость( , + − ), включающая в себя изначальную поляризацию падающего зондирующего пучка, показана на рис.
3.7 (b), ее отклонение от горизонтальнойоси ( ) представляет собой удвоенную эллиптичность 2Θ. Стрелкамиотмечена эллиптичность на частотах, при которых угол керровского вращениямаксимален.Максимальные значения керровского вращения, измеренные для каждойэнергии накачки при задержке 10 пс, показаны символами на рис.
3.7 (c). Для∆ ≃ −5 мэВ, < /2, и зависимость керровского вращения от мощностимонотонна. Это означает, что годограф вектора Стокса никогда не захватывает ноль (как на рис. 3.7 (c), красные круги), даже при максимальной мощностинакачки. Напротив, при ∆ ≃ −3 мэВ он пересекает ноль при поглощенной мощности примерно 0.5 мВт (рис. 3.7 (c), зеленые квадраты). Это означает, что притакой мощности накачки при изменении частоты зондирующего пучка годографвектора Стокса проходит через ноль в экваториальной плоскости и возвращается обратно. На графике керровское вращение величиной в /2 выглядит как44SDS+SVSHSVSHφmax(a)(b)SAS-Im(r)π/2φmax-3-500.50-0.51-0.5-π/20(c)Re(r)0.5Power (mW)1(d)Рисунок 3.7 — (a) Параметризованная по энергии фотона проекция спектравектора Стокса отраженного зондирующего пучка на экваториальную плоскость сферы Пуанкаре при задержке 10 пс.
Оранжевые круги: ∆ = −5 мэВ, = 0.4 мВт, зеленые квадраты: ∆ = −3 мэВ, = 1 мВт. Линии: моделирование. Диапазон энергий такой же, как и на рис. 3.6. (b) То же для вертикальной плоскости сферы Пуанкаре. (c) Максимальный угол поворота как функциямощности накачки для ∆ = −5 мэВ и ∆ = −3 мэВ.
Символы показываютэкспериментальные данные, сплошные линии — моделирование с учетом неоднородного уширения моды резонатора, пунктирные линии — модель без учета неоднородного уширения. (d) Вычисленная функция () на комплекснойплоскости для ко-(сплошные линии) и кросс-циркулярной (штриховые линии)поляризаций детектирования при ∆ = −5 мэВ (оранжевые), −3 мэВ (зеленые)и 0 мэВ (синие линии). Угол между двумя стрелками одного цвета показываетудвоенный максимальный угол керровского вращения для каждой отстройки.45разрыв, поскольку угол между начальной и конечной плоскостями поляризацииопределен в интервале [−/2, /2], в соответствии с ур. (3.1).3.2Обсуждение результатов и моделирование3.2.1МодельЧтобы воспроизвести зависимости фотоиндуцированной гиротропии отчастоты, мощности накачки и отстройки, используется простая феноменологическая модель.
Предположим, что эффект оптической накачки может бытьописан в терминах синего смещения экситонного резонанса X и ослабленияего связи с ко-циркулярно поляризованной резонаторной MC-модой [28]. Обаэффекта считаются линейно зависимыми от поглощенной мощности или,что равнозначно, плотности поляритонов. Значимость второго эффекта былапродемонстрирована ранее [21], но часто его не учитывали [24; 25]. Включение в расчеты не только энергетического сдвига, но также и ослабления связинеобходимо для правильного описания экспериментальных данных.
Итоговаяэнергия X-состояния при ко-циркулярной накачке может быть записана как~ ( ) = ~ (0)+~ , параметр X-MC связи — как ( ) = (0)+ .Предполагается, что накачка в кросс-циркулярной поляризации не вызывает заметного изменения экситонных параметров при отрицательной отстройке, поскольку взаимодействие между поляритонами с противоположными спинами вданном случае пренебрежимо мало [24; 25].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
