Kropki kwantowe w strukturach fotonicznych 1100-3`KKwSF

Orientacyjny plan wykładu

Fizyka sprzężenia światło-materia

1. Przegląd zagadnień prezentowanych podczas wykładu. Wnękowa elektrodynamika kwantowa (QCED) – wprowadzenie
a. Rezonatory optyczne i złota reguła Fermiego
b. Silne i słabe sprzężenie emiter – mod wnęki optycznej
2. Równanie falowe w dielektrycznych strukturach warstwowych
a. Rozwiązanie równania Maxwella dla struktury periodycznej
b. Półprzewodnikowe wnęki planarne
3. Wnęka planarna na lustrach Bragga
Obliczenia: Widmo odbicia lustra Bragga i mod wnęki planarnej w formalizmie macierzy przejścia (zajęcia interaktywne z wykorzystaniem tabletów)
4. Struktury fotoniczne i ich wytwarzanie
a. Mikropilar, mikrodysk, kryształ fotoniczny 1D, 2D, 3D
b. Rozkład kątowy emisji struktur fotonicznych
5. Krótkie wprowadzenie do fizyki półprzewodników
a. Ośrodek o strukturze periodycznej – sieć krystaliczna: analogie wynikające z periodyczności
b. Struktura pasmowa półprzewodników

Półprzewodnikowa kropka kwantowa jako źródło światła

6. Wprowadzenie do fizyki kropek kwantowych
a. Podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej przydatne w dalszym wykładzie
b. Od związania kwantowego jedno- do trójwymiarowego w półprzewodniku
7. Samozorganizowane półprzewodnikowe kropki kwantowe
a. Rodzaje kropek kwantowych
b. Półprzewodnikowa kropka kwantowa
8. Spektroskopia półprzewodnikowych kropek kwantowych
a. Struktura energetyczna i widmo mikro-fotoluminescencji kropki kwantowej
2
b. Dynamika emisji przejść ekscytonowych

Kropka kwantowa w mikrownęce optycznej

9. Kropka kwantowa w mikrownęce optycznej: reżim słabego sprzężenia
a. Metody uzyskiwania sprzężenia kropka – mod wnęki
b. Efekt Purcella i kierunkowanie emisji
10. Kropka kwantowa w mikrownęce optycznej: reżim silnego sprzężenia
a. Oddziaływanie mod wnęki optycznej – kropka kwantowa
b. Oscylacje Rabbiego
11. Wpływ otoczenia fotonicznego na nieklasyczne własności emisji kropek kwantowych
a. Statystyka fotonów emitowanych przez kropkę kwantową we wnęce
b. Wytwarzanie stanów splątanych fotonów w emisji kropki kwantowej

Praktyczne zastosowania, wyzwania i perspektywy

12. Zastosowania praktyczne
a. Istniejące zastosowania komercyjne i medyczne
b. Pojedyncze fotony z kropek kwantowych w kryptografii kwantowej
13. Wyzwania i perspektywy (1)
a. Pamięć spinowa w kropkach kwantowych
b. Lasery z kropkami kwantowymi jako ośrodkiem aktywnym
14. Wyzwania i perspektywy (2)
a. Optyczne wnęki plazmonowe i ich kombinacja z wnękami fotonicznymi
b. Efekt Purcella przy sprzężeniu kropka kwantowa-mod plazmonowy

Wykład będzie bogato ilustrowany wynikami badań naukowych opublikowanych w ostatnich latach.

Zajęcia będą zawierać elementy ćwiczeń (do 15-20 % czasu przeznaczonego na cały kurs), podczas których studenci będą przy użyciu tabletów wykonywali samodzielnie proste obliczenia i szkicowali wykresy w celu bezpośredniego zastosowania i zrozumienia poznanych wiadomości.

Nakład pracy studenta:

- wykład 30 h

- przygotowanie do egzaminu 30 h

Razem: 60 h