Nichtlineare Optik in hochresonanten Halbleiterstrukturen:
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG UND UEBERSICHT 1
2. DIE OPTISCHE FUNKTION DIREKTER HALBLEITER 6
2.1. VIELPHOTONENPROZESSE IN EINTEILCHENNAEHRUNG. 5
2.1.1. DER EINTEILCHEN-HAMILTON-OPERATOR. 5
2.1.2. MIKROSKOPISCHE BEWEGUNGSGLEICHUNG DER ERWARTUNGSWERTE. 7
2.1.3. DER IMAGINAERTEIL DER SUSZEPTIBILITAET . 8
2.1.4. REALTEIL DER SUSZEPTIBILITAET . 11
2.2. COULOMB-WECHSELWIRKUNG UND SAETTIGUNGSEFFEKTE. 14
2.2.1. DER OPERATOR DER COULOMB-WECHSELWIRKUNG. 14
2.2.2. DIE ALLGEMEINE ELLIOTT-FORMEL. 15
2.2.3. DIE ELLIOTT-FORMEL BEI COULOMB-WECHSELWIRKUNG. 16
2.2.4. SAETTIGUNG DURCH LADUNGSTRAEGER. 17
2.2.5. DIE POTENTIALABSCHIRMUNG. 19
2.2.6. DER REALTEIL VON XI .21
2.2.7. BEITRAEGE FREIER LADUNGSTRAEGER.21
2.2.8. LINEARISIERUNG DER EINPHOTONENPROZESSE.21
2.3. LADUNGSTRAEGERDYNAMIK UND THERMISCHE EFFEKTE.23
2.3.1. MOMENTE DER PHASENRAUMDICHTE.23
2.3.2. MOMENTE DER BOLTZMANN-GLEICHUNG.25
2.3.3. KLASSISCHE DIFFUSION.26
2.3.4. AMBIPOLARE DIFFUSION.27
2.3.5. DIFFUSIONSZEITEN.29
2.3.6. HEISSE LADUNGSTRAEGER.30
2.3.7. GITTERERWAERMUNG.30
2.4. TEMPERATURRELAXATION IN CDS
XSEI_X-KRISTALLEN.31
2.4.1. EXPERIMENTELLE ANORDNUNG FUER MESSUNGEN IM 100 FS-BEREICH.31
2.4.2. MESSERGEBNISSE .33
2.4.3. MODELLIERUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE.34
2.5. EIN EINFACHES MATERIEMODELL FUER FREQUENZEN UNTERHALB DER BANDKANTE
.42
3. OPTIK PLANARER RESONATOREN 44
III
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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3.1. MODENTHEORIE.44
3.1.1. FELDER IN RESONANTEN STRUKTUREN.44
3.1.2. FELDER EINER EINZELRESONANZ.49
3.2. ANALYTISCHE LOSUNGEN DER INHOMOGENEN GEDAEMPFTEN NICHTLINEAREN
SCHROEDINGERGLEI
CHUNG . 52
3.2.1. EBENE-WELLEN-LOESUNGEN.52
3.2.2. STABILITAET DER EBENE-WELLEN-LOESUNG .55
3.2.3. DIE ZEITDYNAMIK RAEUMLICH HOMOGENER ERREGUNGEN.57
3.2.4. SOLITONEN-LOESUNGEN. YY 58
3.3. TRANSVERSALE EFFEKTE IN RESONATOREN MIT DEFOKUSSIERENDEN
KERR-ARTIGEN NICHTLINEARI
TAETEN .59
3.3.1. MECHANISMUS DER BISTABILITAET.59
3.3.2. RAEUMLICH BEGRENZTE EINGANGSFELDER.60
3.3.3. SCHALTVERHALTEN RAEUMLICH UND ZEITLICH GAUSS-FOERMIGER PULSE.62
3.4. TRANSVERSALE EFFEKTE IN RESONATOREN MIT FOKUSSIERENDEN KERR-ARTIGEN
NICHTLINEARITAETEN 65
3.4.1. MECHANISMUS DER BISTABILITAET.65
3.4.2. STRUKTUR DER SOLITAEREN WELLEN.67
3.4.3. BISTABILITAET BEI KLEINEN STRAHLPROFUEEN.70
3.4.4. DYNAMIK DES TRANSMITTIERTEN FELDES BEI ENDLICHEN STRAHLBREITEN.71
3.5. PLANARE RESONATOREN UNTER SCHRAEGEM EINFALL.72
3.5.1. SLOWLYVARYINGENVELOP APPROXIMATION (SVEA).72
3.5.2. LOGISCHE BAUELEMENTE AUF DER GRUNDLAGE RAEUMLICH SOLITAERER
WELLENLEITUNG . . 75
3.5.3. DIMENSIONEN UND SCHALTZEITEN. 78
3.6. OPTIMIERUNG PLANARER RESONATOREN MIT KERR-NICHTLINEARITAETEN. 79
3.6.1. NORMIERUNGSGROESSEN DES LINEAREN RESONATORS.79
3.6.2. NORMIERUNGSGROESSEN DES NICHTLINEAREN RESONATORS.80
3.6.3. OPTIMIERUNG DER KONFIGURATION.83
3.7. ABWEICHUNGEN VON IDEALEN KERR-NICHTLINEARITAETEN.87
3.7.1. EIN- UND ZWEIPHOTONENPROZESSEN IN REALEN RESONATOREN.87
3.7.2. UNTERDRUECKUNG UNERWUENSCHTER LADUNGSTRAEGERGENERATION.89
4. DYNAMIK EINES GITTERKOPPLERS 93
4.1. EXPERIMENTELLE BEOBACHTUNG DER OPTISCHEN NICHTLINEARITAETEN EINES
GITTERKOPPLERS . . 93
IV
95
4.2. MODENTHEORIE DES GITTERKOPPLERS
4.3. UNTERDRUECKTE TRANSMISSION BEIM GITTERKOPPLER.99
4.4. DIE EINBEZIEHUNG DER NICHTLINEARITAET.101
4.5. ERGEBNISSE UND INTERPRETATION.103
6. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 107
LITERATURVERZEICHNIS 100
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