بخشی از مقاله
چکیده -
در این مقاله اثر کنترل فاز روی شدت تونل زنی بر روی تغییرات جذب و پاشندگی و در نتیجه سرعت گروه بررسی می شود. ما پیدا کردیم که سرعت گروه در حضور تونل زنی بین کوانتوم دات های مجاور وابسته به فاز میشوند.
-1 مقدمه
بررسی خوصوصیات نوری جذب و پاشندگی در محیطهای همدوس و همچنین کنترل سرعت گروه پالس نوری از فراسرعت به فروسرعت و یا برعکس اخیرا مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته است. دو پژوهش تئوری و تجربی برای پی بردن انتشار نور فراسرعت و فرو سرعت در یک تک سیستم انجام شده ست.
سرعت گروه یک پالس نوری توسط جفت شدگی میدانها[1] و نسبت فازی بین آنها[2] میتواند کنترل شود. از طرف دیگر بررسی خوصوصیات جذب و پاشندگی در محیطهای حالت جامد همچون فوتونیک کریستال و نیمه رساناها مورد توجه زیادی قرار گرفته است.
مولکولهای کوانتوم دات نسبت به دیگر حالتهای جامد توجه خاصی پیدا کرده است، زیرا خوصوصیاتی شبیه به خوصوصیات بخارهای اتمی دارد، و دارای مزایایی چون ساختار انعطاف پذیر و قابل کنترل در تداخل های قوی دارد. همچنین دارای زمان پهن شدگی بلند میباشد.[4] نقاط کوانتومی، نانو ساختارهای نیمه رسانایی هستند که حرکت الکترونهای نوار رسانش آن در سه بعد فضایی محدود شده است، بنابرین الکترونها و حفره ها تنها مجموعه گسسته ای از انرژی ها را میتوانند اشغال کنند و خواص اپتیکی مشابه با بخارهای اتمی ازخود نشان دهند.
چندین پیشنهاد برای تداخل و همدوسی در نقاط کوانتومی تحلیل و انجام شده است. بعنوان مثال ویلاس بوس[5] یک فرکانس رابی را برای کنترل همدوسی الکترون تونل زنی شده در یک مولکول غیر متقارن دو نقطه کوانتومی بکاربرده است.
شو[6] به صورت تئوری همدوسی کوانتومی را در نیمه رساناهای کوانتوم دات بررسی کرده است. همدوسی کوانتومی در ساختارهای کوانتوم دات توسط اعمال یک میدان لیزر و یا تونل زنی الکترون ایجاد میشود، که در آن با اعمال یک پالس پمپ نوری یک الکترون به تراز بالاتر برانگیخته میشود و با اثر یک ولتاژ خارجی میتوان آن را کنترل کرد
-2 مدل و معادلات
یک سامانه اتمی سه ترازه در یک مولکول نقطه کوانتومی شامل دو نقطه کوانتومی با تراز پایه 1 و تراز تحریکی 3 در نقطه کوانتوم اول و تراز تحریکی 2 در نقطه کوانتوم دوم را در نظر میگیریم. به این صورت که با اعمال یک میدان الکترومغناطیسی کاوشگر، الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش نقطه کوانتومی اول بر انگیخته میشود. این الکترون برانگیخته همچنین میتواند به نقطه کوانتومی دوم تونل زنی کند و میزان تونل زنی توسط ولتاژ اعمالی به سیستم کنترل میشود.
در شکل 1a، دیده میشود که اختلاف انرژی بین ترازهای نوار ظرفیت مانند ترازهای برانگیخته بزرگ است، بنابراین جفتشدگی بین دو نقطه کوانتومی از طریق تونل زنی قابل چشمپوشی است. با اعمال یک ولتاژ خارجی تراز 2 به تراز 3 نزدیکتر میشود، در حالی که ترازهای نوار ظرفیت هنوز اختلاف انرژی زیادی دارند. چیدمان سیستم بعد از اعمال ولتاژ در شکل c1، نمایش داده شده است. در این سیستم علاوه بر میدان کاوشگر، یک میدان دمشی نیز به سیستم اعمال میشود که تراز ظرفیت نقطه کوانتومی سمت چپ را به نوار رسانش نقطه کوانتومی سمت راست پیوند میدهد.
-3 نتایج و توضیحات
در شکل 2 ما تغییرات پاشندگی و جذب را بر حسب شدت تونل زنی برای دو حالت 2 - a - و - b - 2 3 ، رسم کردیم. در اینجا مقدار منفی جذب برابر با بهره است و همچنین مقادیر منفی و مثبت پاشندگی بترتیب با انتشار پالس فراسرعت و فرو سرعت متناظرند. در شکل 2a مقدار پارامتر تونل زنی برای سوئیچ شدن جذب به بهره برابر با Te = 0.95 و سوئیچ شدن پاشندگی منفی به مثبت برابر با Te = 0 .45
