Mikroskopische Theorie der nichtlinearen Ultrakurzzeit-Dynamik von Intersubbandemittern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Quantenkaskadenlaser (QCL) ist eine moderne, effiziente Laserstruktur in bisher wenig erschlossenen Spektralgebieten. Der QCL besteht aus einer periodischen Halbleiterheterostruktur, wobei jede Periode aus Schichten wechselnder Halbleitermaterialien gewachsen ist. Durch eine angelegte Spannung tunneln die Elektronen zwischen den Perioden und "kaskadieren" somit durch den Laser. In den letzten 10 Jahren ist der QCL zu einer wichtigen Quelle für Infrarot-Sprekttoskopie geworden. Thema des Projekts war die theoretische Untersuchung der optischen Eigenschaften von IntersubbandÜbergängen und deren Anwendung in QuantenkaskadenJasern. Voraussetzung ist eine Vielteüchenbeschreibung der optischen Anregungen sowie der Transporteigenschaften der Elektronen in solchen Strukturen innerhalb des optischen Resonantors. Sowohl mikroskopisches Verständnis einzelner Quantenfilmstrukturen als auch der komplette Laser standen im Vordergrund: Stromtransport, Linienformen der Absorption und Verstärkung sowie Ultrakurzzeiteigenschaften sollten aus einer konsistenten Theorie für Transport und Optik vohergesagt werden. Dabei konnte ein quantitatives Verständnis der Vorgänge im Laser erzielt werden und eine Vielfalt von Laserstrukturen können modelliert als auch designed werden [3], siehe auch KN 427/2-1,
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A. Knorr, S. Butscher, N. Bucking, M. Richter, F. Milde, P. Kratzer, M. Scheffler, and C. Weber "Theory of Ultrafast Dynamics of Electron-Phonon Interactions: Semiconductor Quantum Wells, Surfaces, und Graphene" DPG-Friihjahrstagung 2008, invited talk, February 25-29..2008 in Berlin.
- C. Weber and A. Wacker "Coherence and its Dephasing in Quantum Dots and Quantum Cascade Lasers " 17th International Laser Physics Workshop, invited talk, June 30 - July 4, 2008 in Tondheim, Norway.
- C. Weber and A. Wacker "Coherence in Optics and Transport in Terahertz Quantum Cascade Lasers" CLEO/QELS 2008, May 4-9,2008 in San Jose, CA.
- C. Weber, A. Wacker, and A. Knorr "Coherence in Optics and Transport in Quantum Cascade Lasers" DPG-Friihjahrstagung 2008, February 25-29,2008 in Berlin.
- C. Weber, K Banit, A. Wacker, and A. Knorr Nonlinear Carrier Waves and Gain Oscillations in Infrared and Terahertz Quantum Cascade Lasers CLEO/QELS 2007, May 2007 in Baltimore, MD.
- C.Weber and A. Wacker "Role of Coherence in Ultrafast Optical Dynamics and Stationary Transport in Quantum Cascade Laser Structures " NOEKS 9S May 26-29,2008 in Klink/Mueritz.
- M. Richter, S. Butscher, M. Schaarschmidt, A. Knorr, ''Model of thermal terahertz, light emission from a two-dimensional electron gas", Phys. Rev. B, 75,115331 (2007).
- N. Buecking, S. Butscher, M. Richter, C. Weber, S. Declair, M. Woerner, Kreimann, P. Kratzer, M. Scheffler, and A. Knorr "Theory of electron-phonon interactions on nanoscales: semiconductor surfaces and two dimesional electron gases", Proceedings of SPIE 6892,689209 (2008).
