KFU. Card publication. Управление частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле

KAZAN
FEDERAL UNIVERSITY

- RUS
- 中文
- ES

УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТАМИ ФОТОНОВ, ИЗЛУЧАЕМЫХ ОДИНОЧНОЙ КВАНТОВОЙ ТОЧКОЙ В ОДНОМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ

Form of presentation

Articles in Russian journals and collections

Year of publication

2024

Язык

русский

Authors, employees of KFU

Gaynutdinov Renat Khamitovich, author

Garifullin Adel Ildusovich, author

Khamadeev Marat Aktasovich, author

Bibliographic description in the original language

Garifullin A.I., Gaynutdinov R.Kh., Khamadeev M.A. Upravlenie chastotami fotonov, izluchaemykh odinochnoy kvantovoy tochkoy v odnomernom fotonnom kristalle // Opticheskiy zhurnal. 2024. T. 91. № 6. S. 67–77. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-06-67-77

Annotation

Предмет исследования. Одиночная квантовая точка из InAs в одномерном фотонном кристалле на основе GaAs. Цель работы. Разработка метода управления частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле, на основе эффекта изменения электромагнитной массы электрона в фотонно-кристаллической среде. Метод. В основе предлагаемого метода лежит эффект изменения электромагнитной массы электрона в среде фотонного кристалла. Он проявляет себя в виде поправок к энергетическим уровням электронов, зависящих от оптической плотности среды. Для управления последней предлагаем использовать инжекцию свободных носителей заряда и квадратичный электрооптический эффект Керра. Основные результаты. На примере квантовых переходов между p- и s-состояниями водородоподобной квантовой точки из InAs, помещённой в пустоты одномерного фотонного кристалла из GaAs, была показана принципиальная возможность управления in situ частотами фотонов, излучённых квантовой точкой. Это возможно на основе эффекта изменения электромагнитной массы электрона, а также настройки показателя преломления фотонного кристалла с помощью инжекции свободных носителей заряда и электрооптического эффекта Керра. Расчёты, проведённые для описанных выше условий, показали, что диапазон управления энергией фотонов, доступный в эксперименте, оказывается мал (несколько десятков микроэлектронвольт), чтобы использовать его на практике, и эффект смещения уступает по порядку величины таковому, уже наблюдавшемуся в эксперименте. Вместе с тем, обращаем внимание на то, что величина смещения энергетических уровней под действием исследуемого квантово-электродинамического эффекта квадратично зависит от показателя преломления материала, из которого изготовлен фотонный кристалл. Следовательно, ожидаем, что описанный здесь метод будет существенно масштабирован по мере роста оптической плотности вещества. Такие фотонные кристаллы могут быть получены на основе метаматериалов с высоким показателем преломления. Практическая значимость. Полученные в работе результаты разработки метода управления частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле, послужат основой для реализации интерфейса фотон-излучатель, который содержит ключевые квантовые функциональные возможности, такие как фотонные кубиты, однофотонные источники оптического излучения, а также нелинейные квантовые фотон-фотонные вентили.

Keywords

фотонные кристаллы, квантовые точки, электромагнитная масса электрона, квантовая электродинамика, эффект Керра

The name of the journal

Оптический журнал

On-line resource for training course

http://dspace.kpfu.ru/xmlui/bitstream/handle/net/183727/F_Garifullin_i_dr_2024.pdf?sequence=1&isAllowed=y

URL

https://opticjourn.ru/ru/abstract/2024-91-6-67-77

Please use this ID to quote from or refer to the card

https://repository.kpfu.ru/eng/?p_id=300135&p_lang=2

Resource files

File name	Size (MB)	Format
F_Garifullin_i_dr_2024.pdf	2,10	pdf	show / download

Full metadata record

Field DC	Value	Language
dc.contributor.author	Gaynutdinov Renat Khamitovich	ru_RU
dc.contributor.author	Garifullin Adel Ildusovich	ru_RU
dc.contributor.author	Khamadeev Marat Aktasovich	ru_RU
dc.date.accessioned	2024-01-01T00:00:00Z	ru_RU
dc.date.available	2024-01-01T00:00:00Z	ru_RU
dc.date.issued	2024	ru_RU
dc.identifier.citation	Гарифуллин А.И., Гайнутдинов Р.Х., Хамадеев М.А. Управление частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 6. С. 67–77. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-06-67-77	ru_RU
dc.identifier.uri	https://repository.kpfu.ru/eng/?p_id=300135&p_lang=2	ru_RU
dc.description.abstract	Оптический журнал	ru_RU
dc.description.abstract	Предмет исследования. Одиночная квантовая точка из InAs в одномерном фотонном кристалле на основе GaAs. Цель работы. Разработка метода управления частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле, на основе эффекта изменения электромагнитной массы электрона в фотонно-кристаллической среде. Метод. В основе предлагаемого метода лежит эффект изменения электромагнитной массы электрона в среде фотонного кристалла. Он проявляет себя в виде поправок к энергетическим уровням электронов, зависящих от оптической плотности среды. Для управления последней предлагаем использовать инжекцию свободных носителей заряда и квадратичный электрооптический эффект Керра. Основные результаты. На примере квантовых переходов между p- и s-состояниями водородоподобной квантовой точки из InAs, помещённой в пустоты одномерного фотонного кристалла из GaAs, была показана принципиальная возможность управления in situ частотами фотонов, излучённых квантовой точкой. Это возможно на основе эффекта изменения электромагнитной массы электрона, а также настройки показателя преломления фотонного кристалла с помощью инжекции свободных носителей заряда и электрооптического эффекта Керра. Расчёты, проведённые для описанных выше условий, показали, что диапазон управления энергией фотонов, доступный в эксперименте, оказывается мал (несколько десятков микроэлектронвольт), чтобы использовать его на практике, и эффект смещения уступает по порядку величины таковому, уже наблюдавшемуся в эксперименте. Вместе с тем, обращаем внимание на то, что величина смещения энергетических уровней под действием исследуемого квантово-электродинамического эффекта квадратично зависит от показателя преломления материала, из которого изготовлен фотонный кристалл. Следовательно, ожидаем, что описанный здесь метод будет существенно масштабирован по мере роста оптической плотности вещества. Такие фотонные кристаллы могут быть получены на основе метаматериалов с высоким показателем преломления. Практическая значимость. Полученные в работе результаты разработки метода управления частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле, послужат основой для реализации интерфейса фотон-излучатель, который содержит ключевые квантовые функциональные возможности, такие как фотонные кубиты, однофотонные источники оптического излучения, а также нелинейные квантовые фотон-фотонные вентили.	ru_RU
dc.language.iso	ru	ru_RU
dc.subject	фотонные кристаллы	ru_RU
dc.subject	квантовые точки	ru_RU
dc.subject	электромагнитная масса электрона	ru_RU
dc.subject	квантовая электродинамика	ru_RU
dc.subject	эффект Керра	ru_RU
dc.title	Управление частотами фотонов, излучаемых одиночной квантовой точкой в одномерном фотонном кристалле	ru_RU
dc.type	Articles in Russian journals and collections	ru_RU