論文の概要: Noise-induced dynamics and photon statistics in bimodal quantum-dot micropillar lasers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.06556v2
• Date: Wed, 5 Jul 2023 03:37:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-06 20:25:44.221087
• Title: Noise-induced dynamics and photon statistics in bimodal quantum-dot micropillar lasers
• Title（参考訳）: バイモーダル量子ドットマイクロピラーレーザーにおけるノイズ誘起ダイナミクスと光子統計
• Authors: Yanqiang Guo, Jianfei Zhang, Xiaomin Guo, Stephan Reitzenstein and Liantuan Xiao
• Abstract要約: 量子ドットニックレーザー(QDML)の発光特性は、ナノフォトニクスと非線形ダイナミクスの交点に位置する。 二重モード出力を有する雑音誘起バイモーダルQDMLをモデル化し,検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.163831901191081
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Emission characteristics of quantum-dot micropillar lasers (QDMLs) are located at the intersection of nanophotonics and nonlinear dynamics, which provides an ideal platform for studying the optical interface between classical and quantum systems. In this work, a noise-induced bimodal QDML with orthogonal dual-mode outputs is modeled, and nonlinear dynamics, stochastic mode jumping and quantum statistics with the variation of stochastic noise intensity are investigated. Noise-induced effects lead to the emergence of two intensity bifurcation points for the strong and the weak mode, and the maximum output power of the strong mode becomes larger as the noise intensity increases. The anti-correlation of the two modes reaches the maximum at the second intensity bifurcation point. The dual-mode stochastic jumping frequency and effective bandwidth can exceed 100 GHz and 30 GHz under the noise-induced effect. Moreover, the noise-induced photon correlations of both modes simultaneously exhibit super-thermal bunching effects ($g^{(2)}(0)>2$) in the low injection current region. The $g^{(2)}(0)$-value of the strong mode can reach over 6 in the high injection current region. Photon bunching ($g^{(2)}(0)>1$) of both modes is observed over a wide range of noise intensities and injection currents. In the presence of the noise-induced effect, the photon number distribution of the strong or the weak mode is a mixture of Bose-Einstein and Poisson distributions. As the noise intensity increases, the photon number distribution of the strong mode is dominated by the Bose-Einstein distribution, and the proportion of the Poisson distribution is increased in the high injection current region, while that of the weak mode is reduced. Our results contribute to the development preparation of super-bunching quantum integrated light sources for improving the spatiotemporal resolution of quantum sensing measurements.
• Abstract（参考訳）: 量子ドットマイクロピラーレーザー(QDML)の発光特性は、ナノフォトニクスと非線形ダイナミクスの交点に位置し、古典系と量子系の光学的界面を研究するための理想的なプラットフォームを提供する。 本研究では, 直交二モード出力を持つ雑音誘起バイモーダルQDMLをモデル化し, 非線形力学, 確率モードジャンプ, および確率雑音強度の変動を伴う量子統計量について検討した。 ノイズ誘起効果は、強震モードと弱震モードの2つの強度分岐点の出現につながり、強震モードの最大出力パワーは、雑音強度が増加するにつれて大きくなる。 2つのモードの反相関は、第2の強度分岐点で最大に達する。 デュアルモード確率ジャンプ周波数と有効帯域幅は、ノイズ誘起効果の下で100GHzおよび30GHzを超える。 さらに、両モードの雑音誘起光子相関は、低射出電流領域において同時に超熱的凝集効果(g^{(2)}(0)>2$)を示す。 強モードの$g^{(2)}(0)$-値は、高インジェクション電流領域で6以上に達することができる。 両モードの光子束(g^{(2)}(0)>1$)は幅広いノイズ強度と注入電流で観測される。 ノイズ誘起効果の存在下では、強モードまたは弱モードの光子数分布はボース・アインシュタイン分布とポアソン分布の混合である。 ノイズ強度が増加するにつれて、強モードの光子数分布はボース・アインシュタイン分布に支配され、高射出電流領域ではポアソン分布の割合が増加し、弱モードの光子数が減少する。 本研究は,量子センシング測定の時空間分解能を向上させるための超結合型量子集積光源の開発に寄与する。

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