半导体纳米线波导中量子点分子相干光子耦合的理论与实验

我们提出了关于半导体纳米线波导中耦合量子点的量子光学理论、数值计算和实验。我们首先提出一种解析格林函数理论，用于计算两个耦合量子点（视为点偶极子）的发射光谱，充分计入推迟效应，并通过未耦合量子点共振的显著分裂和修正的谱展宽展示了相干与非相干耦合的特征。在弱激发 regime 下，模型中使用的经典格林函数通过纳米线波导的麦克斯韦方程全三维解（具体使用有限差分时域技术）得到验证和证明，显示了波导模式和近场倏逝模耦合的重要性。该理论利用了基于系综的量子描述，以及直观的基于本征模展开的麦克斯韦理论。然后我们展示了分子共振（在存在耦合时）如何呈现亮和暗（或准暗）共振的形式，并研究它们如何依赖于激发和探测条件。为超越弱激发 regime，我们还引入了量子主方程方法来模拟随非相干泵浦场增强的非线性光谱，显示了泵浦场对有和无纯去相位情况下分子共振的振子强度和展宽的作用。接下来，我们展示了 InP 纳米线中空间分离量子点分子（InAsP）的实验光致发光光谱，其显示出显著分裂的明确特征，但也突出了偶极-偶极耦合模型未计入的额外机制。我们采用两种不同方法来控制量子点分子的空间分离，并讨论了各自的优缺点。