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Projekt
Modeling the Dynamics and Interaction of Photonic Nanowire Lasers
Antragsteller
Professor Dr. Ulf Peschel
Fachliche Zuordnung
Theoretische Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung von 2012 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 186128001
Projekt P5 hat in der letzten Antragsperiode durch eine verbesserte Modellierung mit zu einem tieferen Verständnis der Dynamik photonischer Nanowire beigetragen. In Zusammenarbeit mit E4 gelang es uns, Halbleiter-Maxwell-Bloch Gleichungen an eine exakte und voll vektorielle Beschreibung der Feldausbreitung zu koppeln und damit eine Ab-Initio-Beschreibung eines emittierenden Nanowirelasers zu ermöglichen. Wir sind damit in der Lage, Pump-Probe-Experimente von P2 zu modellieren oder unsere früher zusammen mit P4 durchgeführte Analy-se der Polarisationszustände emittierender Nanolaser mit Ab-Initio-Rechnungen zu vergleichen. Während der nächsten Förderperiode wollen wir unser Modell weiter verbessern und es nutzen, um für die Forschergruppe relevante Experimente zu simulieren. Basierend auf der Analyse der Modenstruktur von Nanodrähten werden wir eine Gekoppelte Modentheorie entwickeln und an Hand des aufwändigeren Ab-Initio-Modells verifizieren. Wir werden dieses vereinfachte, dafür aber um Größenordnungen schnellere Berechnungsverfah-ren nutzen, um kompliziertere Strukturen bestehend aus wechselwirkenden Nanodrähten zu beschreiben. Dieses Verfahren sollte uns erlauben, auch längere Anregungspulse oder stärker ausgedehnte Nanodrähte zu modellieren. Wir beabsichtigen weiterhin, makroskopischen Ladungsträgertransport mit in den Gleichungen zu berücksichtigen, damit wir auch elektrisch gepumpte Systeme, wie sie in P3 und E1 unter-sucht werden, beschreiben und optimieren können. Transport- und Kondensationsphänomene in Exzitonen-Polaritonen-Kondensaten, wie sie in P1 untersucht werden, bilden ein weiteres Zentrum unserer Aktivitäten. Uns interessiert, ob und wie sich Kondensate in Drähten, die mit Bragg-Spiegeln beschichtet wurden, bilden können und wie die Wurtzit-Struktur des Halbleiter-kristalls die Exzitonendynamik beeinflusst. Wir werden gegebenenfalls unser Modell erweitern, um Relaxation, Kondensation und Lasing des Exzitonen-Polaritonen-Kondensates adäquate zu beschreiben. Gedacht ist an eine bessere Beschreibung der Elektronen-Phononen-Wechselwirkung und an die Einbeziehung höherer Korrelationen der Exziton-Exziton-Wechselwirkung.Weitere Aktivitäten werden sich auf kollektive Effekte der Wechselwirkung von Nanodrähten untereinander konzentrieren. Hier gibt es Anknüpfungspunkte zu Solarzellen auf Nanodrahtba-sis, wie sie durch E2 untersucht werden und zu Nanodrahtmatten, wie sie in P4 gewachsen werden. Den Fall weniger wechselwirkender Drähte hoffen wir, mit Ab-Initio-Berechnungen be-schreiben zu können, während größere Ensemble den Einsatz der Gekoppelten Modentheorie erforderlich machen werden. Uns interessiert, wie die Stärke der Wechselwirkung, die Zahl der wechselwirkenden Moden und die Topologie der Konfiguration das Emissionsspektrum beein-flussen. Unser Ziel ist es, die Feldausbreitung in großen Ensembles von Nanodrähten ein-schließlich linearer und nichtlinearer Lokalisierungsphänomene zu untersuchen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
