Semi-classical model of a pair of coupled quantum dots

JULIO CESAR GARCIA MELGAREJO (2011)

Quantum dots are semiconductor structures whose size is in the order of 10 nm.

These structures can confine inside themselves electrons. The study of these

structures are interesting because of their application range is quite wide. They

are used in the manufacture of lasers with a small bandwidth. In medicine they

are used to obtain highly-contrasted medical images. Also, they can be applied

in the manufacture of efficient solar cells.

Among quantum dots there is an interaction, called Foerster interaction; it

consists on the exciton transfer from a quantum dot to another in a non-radiative

transfer mechanism.

This thesis work consists of two sections, the first is devoted to developing a semi-

classical model of the interaction between a single quantum dot and a classical

electric field. Analytic expressions for the single QD-population inversion and

complex amplitude electric dipole is given. Later this analysis is generalized

into a semiclassical study of a pair of coupled quantum dots through their Foerster

interaction; each quantum dot is within its own cavity interacting with its own

classical electric field. We give analytic expressions for their inversions and for

their respective complex electric dipole.

Finally, we emphasize the weak coupling regime and in addition, we point out

the characteristics of that system in comparison to the single quantum dot. The

observation of those characteristics is a proof of the coupling and its analysis

allows obtaining information on the strength of the coupling.

Los puntos cuánticos son estructuras semiconductoras cuyo tamaño es del orden de

10 nm. Estas estructuras tienen la propiedad de confinar en su interior electrones.

El estudio de estas estructuras es interesante, ya que su campo de aplicación es

muy amplio. Son utilizados en la fabricación de láseres con un ancho de banda

muy pequeño. En la medicina son utilizados para obtener imágenes médicas de

alto contraste. También pueden ser aplicados en la construcción de celdas solares

eficientes.

Entre los puntos cuánticos se presenta una interacción, denominada interacción

de Foerster, la cual consiste en la transferencia de un excitón de un punto cuántico

al otro. Este es un mecanismo de transferencia de energía no radiativo.

Este trabajo de tesis consta de dos secciones, una dedicada a desarrollar el

modelo semiclásico de la interacción de un punto cuántico con un campo eléctrico

clásico. Se proporciona la expresión analítica para la inversión del punto cuántico;

de la misma forma se proporcionan expresiones analíticas para las oscilaciones de

la amplitud compleja del dipolo eléctrico.

Posteriormente este análisis es generalizado al estudio de un par de puntos

cuánticos acoplados mediante una interacción de Foerster; cada punto cuántico

está en su propia cavidad interactuando con su propio campo eléctrico clásico.

Proporcionamos expresiones analíticas para la inversión y para las oscilaciones

complejas del dipolo eléctrico.

Finalmente se pone énfasis en el régimen de acoplamiento débil comparado

con la Frecuencia de Rabi y se señalan las características que el sistema acoplado

presenta respecto al sistema de un punto cuántico. La observación de estas características es una prueba del acoplamiento y su análisis permite obtener información acerca de su fuerza.

Master thesis

Quantum dots Population inversion Fluoresience CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Two-level atom in a cross cavity

Átomo de dos niveles en una cavidad en cruz

JULIO CESAR GARCIA MELGAREJO José Javier Sánchez Mondragón KARLA JANETH SANCHEZ PEREZ OMAR SANTIAGO MAGAÑA LOAIZA (2014)

En este trabajo proponemos un modelo para analizar la interacción de un átomo de dos niveles (TLA, por sus siglas en inglés) con dos campos electromagnéticos. La interacción ocurre dentro de una cavidad en una configuración en forma de cruz. La función de onda del sistema es calculada mediante el operador de evolución. Un Hamiltoniano de interacción que proporciona el bien conocido modelo de Jaynes-Cummings es obtenido mediante la aplicación de una transformación canónica a los operadores del campo.

In this work we propose a model to analyze the interaction of a two-level atom (TLA) with two electromagnetic fields. The interaction occurs within a cavity with a cross configuration. The wavefunction of the system is calculated via time-evolution operator. An interaction Hamiltonian that reassembles the well-known Jaynes-Cummings model is obtained by applying a canonical transformation to the field operators.

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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Átomo de dos niveles Modelo de Jaynes-Cummings Cavidad en forma de cruz Two-Level Atom Jaynes-Cummings model Cross cavity

Pattern based optical memory in rubidium vapor

KARLA JANETH SANCHEZ PEREZ JULIO CESAR GARCIA MELGAREJO José Javier Sánchez Mondragón (2014)

Investigamos los patrones ópticos transversales producidos cuando se contrapropagan dos ondas a través de una celda de vapor de rubidio en presencia de un campo magnético longitudinal. El proceso de conmutación óptica entre dos de estos estados se realiza utilizando tres mecanismos: interrupción mecánica de uno de los haces, modulación en intensidad del haz de bombeo y modulación en intensidad de un haz adicional. El proceso de conmutación alcanzado tiene una duración menor a 10 μs y puede ser realizado con potencias de 2 μw.

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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Vapor de rubidio Patrones ópticos transversales