Theorie der kohärenten Kontrolle

Besonders deutlich zeigen sich die Grenzen des Konzepts von Streuraten sowie das Auftreten quantenmechanischer Korrelationen zwischen Anfangs- und Endzustand bei dem Phänomen der kohärenten Kontrolle. Hier können Übergänge teilweise wieder rückgängig gemacht werden oder sie können gezielt in bestimmte Richtungen gelenkt werden, solange die quantenmechanischen Phasenbeziehungen noch nicht zerstört wurden. Insbesondere führt dies dazu, dass zwei mit einer gewissen Verzögerung auf einen Halbleiter einwirkende identische Pulse sich nicht einfach in ihrer Wirkung addieren, wie man dies klassisch erwarten würde. Je nach Phasenlage kann der zweite Puls die durch den ersten Puls erzeugten Ladungsträger entweder wieder komplett vernichten oder deren Anzahl vervierfachen. Neben der Wechselwirkung mit dem Lichtfeld kann auch die Elektron-Phonon-Wechselwirkung durch phasengekoppelte Pulse kohärent kontrolliert werden. Dies wurde sowohl im Rahmen eines exakt lösbaren Modells wie auch eines realistischen Halbleitermodells untersucht. In beiden Modellen zeigt sich, dass Quantenschwebungen gezielt verstärkt oder ausgelöscht werden können. Die im Experiment beobachtete Modulation der Phasenrelaxation liefert dagegen nur das quantenkinetische Halbleitermodell.

Drittmittelgeber:

EU TMR-Netzwerk "Ultrafast Quantum Optoelectronics"

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. V.M. Axt, Prof. Dr. T. Kuhn, Dr. M. Herbst, Dipl.-Phys. T. Wolterink in Zusammenarbeit mit: Dr. E. Binder (Uni Stuttgart), Dr. J.J. Baumberg (Uni Southampton, England), Dr. A.P. Heberle (HCL, Cambridge, England)

Veröffentlichungen:

Herbst, M., T. Kuhn, V.M. Axt: Coherent control of carrier-phonon scattering processes, Physica B 272, 356 (1999)

Axt, V.M., M. Herbst, T. Kuhn: Coherent control of phonon quantum beats, Superlattices and Microstructures 26, 117 (1999)

Kuhn, T., V.M. Axt, M. Herbst, E. Binder: Coherent control of heavy-light hole and phonon quantum beats, in Coherent control in Atoms, Molecules and Semiconductors, Eds. W. Pötz and W.A. Schroeder, p. 113 (Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, 1999)

Heberle, A.P., J.J. Baumberg, T. Kuhn, K. Köhler: Femtosecond pulse shaping for coherent carrier control, Physica B 272, 360 (1999)