耦合量子点-腔系统的半经典建模：从类极化激元动力学到拉比振荡
介观与纳米尺度物理
2020-06-16 v1
摘要
光子腔中的半导体量子点是强耦合光-物质系统，在光电子器件和量子信息处理方面具有应用前景。本文对嵌入由麦克斯韦方程建模的光子腔中的平面量子点系综（视为二能级系统）的耦合激子-光场动力学进行理论研究。当通过耦合外部短激光脉冲进入腔体激发时，我们发现弱激发下呈现激子-极化激元类行为，强激发下呈现拉比振荡，且两 regime 之间存在急剧转变。在转变区域，我们发现涉及基频振荡高次谐波的高度非线性动力学。我们基于有限差分时域法求解与量子点布洛赫方程耦合的麦克斯韦方程进行了数值研究，并推导了一个解析模型来描述耦合腔-量子点系统，该模型使我们能用有效非谐势中的类牛顿动力学来描述光场动力学。由该势的形状结合初始条件可很好地理解这一转变。随后该模型被推广到展宽的量子点系综。弱激发下极化激元谱展宽且谱线略有移动，但向拉比振荡 regime 的急剧转变依然存在。此外，我们发现第二个更低的阈值，谱中出现额外谱线，这可追溯到由极化激元模式驱动的拉比振荡。我们的方法为光子结构中量子点与光场的动力学提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2005.14129,
title = {Semiclassical modeling of coupled quantum dot-cavity systems: From polariton-like dynamics to Rabi oscillations},
author = {K. Jürgens and F. Lengers and T. Kuhn and D. E. Reiter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14129},
year = {2020}
}