Exciton polariton interactions in tailored optical potential landscapes in semiconductor microcavities
Creators: name: Schmidt, Daniel
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2019
Subjects: subject: Exciton polaritons
subject: Semiconductor microcavities
subject: 530
subject: Exziton-Polariton
subject: Spektroskopie

description: In der heutigen Zeit werden komplexe Probleme zumeist durch aufwendige Algorithmen und unter Zuhilfenahme fortgeschrittener Computersysteme gelöst, die jedoch insofern limitiert sind, als dass sie nur eine gewisse Komplexität im Bezug auf die Größe der zu lösenden Probleme erlauben. Steigt der Rechenaufwand nichtlinear mit der Zahl der Eingabeparameter, so kommen selbst hochmoderne Technologien an ihre Grenzen. Eine Alternative zur Berechnung komplexer Probleme ist das Maßschneidern eines physikalischen Systems, das ein komplexes Problem in generalisierter Form darstellt und dessen zeitliches Verhalten als Simulation des Problems angesehen werden kann. Ein physikalisches System, das relativ einfach mit optischen Methoden erzeugt und gesteuert werden kann, wird durch Exziton-Polaritonen in Halbleitermikrokavitäten repräsentiert. Exziton-Polaritonen sind Quasiteilchen, die durch die starke Kopplung zwischen Quantenschicht-Exzitonen und Kavitäts-Photonen gebildet werden. Durch die räumliche Modulation von Laserstrahlen können beliebige Graphen von Exziton-Polaritonen erzeugt und schließlich deren Eigenschaften mit herkömmlichen spektroskopischen Methoden sowohl zeitaufgelöst als auch zeitintegriert untersucht werden. Die Kenntnis über ihre Eigenschaften ist essenziell wichtig, um die richtigen Schlüsse aus Simulationen ziehen, die durch Graphen bestehend aus Exziton-Polaritonen durchgeführt werden. Die Eigenschaften die in dieser Thesis untersucht werden beinhalten die Dynamik des Exciton-Polariton Pseudospins, die Wechselwirkung zwischen einem Exziton-Polariton Kondensat und einem Reservoir aus Hintergrund Ladungsträgern sowie die Lebensdauer des Reservoirs selbst.
description: Nowadays complex problems are mostly solved by sophisticated algorithms and advanced computer systems, which are however limited in that they only allow a certain complexity in relation to the size of the problems to be solved. If the computational effort increases non-linearly with the number of input parameters, even state-of-the-art technologies reach their limits. An alternative to the calculation of complex problems is to tailor a physical system that represents a complex problem in a generalized form and whose temporal behavior can be considered as a simulation of the problem. A physical system that is relatively easily generated and controlled by optical methods is represented by exciton polaritons in semiconductor microcavities. Exciton polaritons are composite quasiparticles formed by the strong coupling between quantum well excitons and cavity photons. By the spatial modulation of laser beams, arbitrary graphs of exciton polaritons can be generated and finally their properties can be investigated by conventional spectroscopic methods both time-resolved and time-integrated. Knowledge of their properties is essential to draw the right conclusions from simulations performed by graphs consisting of exciton polaritons. The properties investigated in this thesis include the dynamics of the exciton polariton pseudospin, the interaction between an exciton polariton condensate and a reservoir of background charge carriers, as well as the lifetime of the reservoir itself.