Lichtausbreitung und Manipulation in photonischen Schichtstrukturen mit Kopplung an die kohärente und inkohärente elektronische Vielteilchendynamik

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Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird die Lichtausbreitung in Halbleiterstrukturen mit eindimensionaler photonischer Bandlücke untersucht. Betrachtet werden sogenannte resonante photonische Strukturen. Der zentrale Punkt der theoretischen Arbeit ist die gemeinsame Beschreibung der Lichtpropagation in den betrachteten Mehrfach-Quantentrog Bragg-Strukturen und der kohärenten und inkohärenten elektronischen Vielteilchendynamik. Durch geeignete optische Anregung des elektronischen Vielteilchensystems wird die gezielte Manipulation der Lichtausbreitung und insbesondere des vektoriellen Polarisationszustandes des Lichtes systematisch untersucht. Die theoretischen Studien werden in enger Kooperation mit experimentellen Arbeitsgruppen durchgeführt. Ziel der theoretischen Arbeit ist die möglichst realistische und quantitative Beschreibung der gekoppelten Dynamik von Lichtfeldern und elektronischen Anregungen im Hinblick auf bestimmte physikalische Fragestellungen bei verschiedenen Anregungsdichten. Neben den theoretischen Erkenntnissen ist deren quantitatives Verständnis von grundlegendem Interesse und essentiell für die Realisierung und Optimierung von Halbleiterbauelementen zum rein optischen Schalten, Verzögern oder sogar Stoppen von Lichtpulsen für Anwendungen in der Kommunikationstechnologie.