Spinabhängige Polaritonstreuung und rein optische Kontrolle transversaler optischer Muster in Halbleitermikrokavitäten

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Schumacher
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196330061

In diesem Projekt beschäftigen wr uns mit der Bildung und optischen Kontrolle von Mustern in kohärent getriebenen Polaritonsystemen in Halbleitermikroresonatoren. Quantenfilm basierte Halbleitermikroresonatoren zeichnen sich durch räumliche Homogenität in der Quantenfilmebene aus. Anregung mit einem ebene Welle Pumpstrahl in senkrechtem Einfall zerstört die Translations- und Rotationsinvarianz des Systems in der Ebene nicht. Trotzdem wird beobachtet, dass das System für Anregung spektral oberhalb des unteren Polaritonastes spontan seine Symmetrie brechen kann und dann eine ausgeprägte räumlich inhomogene nichtlineare optische Response zeigt: oberhalb einer gewissen Anregungsdichte überwiegt die stimulierte Streuung von Pump-induzierten Polaritonen die Verlustprozesse von Polaritonmoden, deren Emission das System unter endlichem Winkel verlässt. Dadurch bildet sich spontane Emission unter endlichem Winkel aus, die dann zu weiterer Selbstorganisation in dem getriebenen nichtlinearen System führt und damit verbundener Musterbildung. Wichtige Ergebnisse zum Verhalten dieses Systems wurden bereits in der ersten Förderperiode des Projektes erzielt. In der Fortsetzung des Projektes werden wir uns insbesondere weiter mit den Spinabhängigen Aspekten der Musterbildung beschäftigen. Ziel ist es die zugrundeliegenden mikroskopischen Mechanismen im Detail zu verstehen und zu untersuchen, wie die spinabhängigen Eigenschaften am besten zur Kontrolle der Muster genutzt werden können, z.B. zur Realisierung rein optischer Schalter. Unsere theoretischen Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit unseren experimentellen Kollegen durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen