Zeitaufgelöste Infrarotspektroskopie an Teilstrukturen von Infrarotemittern

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Ziel dieses Projektes ist es, die ultraschnelle Dynamik einzelner Teilprozesse in Infrarotemittern, d.h. insbesondere in Quantenkaskadenlasern (QCLs), direkt im Zeitbild experimentell zu charakterisieren und anschließend mit theoretischen Modellen zu vergleichen. Hierbei sind verschiedene kohärente und inkohärente Teilprozesse der Ladungsträgerdynamik wie Dephasierung von kohärenten Intersubband-Polarisationen, Intersubband-Relaxation, Thermalisieren, Abkühlen sowie vertikaler Transport durch Übergitter und Tunneln durch Barrieren von Interesse. Die Femtosekunden-Spektroskopie im mittleren Infrarot (l = 3 bis 20 µm) bietet hierzu den unschätzbaren Vorteil, einkomponentige Plasmen, d.h. nur Elektronen ohne den störenden Einfluß der Löcher, zu untersuchen. Zunächst stehen zwei Teilprozesse im Vordergrund der Untersuchungen: (a) die Besetzungsdynamik der Subbänder in der aktiven Region eines QCL und (b) der vertikale Transport durch ein Übergitter (Injektor des QCL). In einer zweiten Stufe sollen dann auch die quasistationären oder auch transienten Elektronenverteilungen in den verschiedenen Subbändern eines QCL sowie die kohärenten Intersubband-Polarisationen zwischen diesen mittels Ultrakurzzeit-Spektroskopie charakterisiert werden. Ergebnisse sollen zunächst an Teilstrukturen, später am Bauelement selbst gewonnen werden.