論文の概要: Modeling of Fluctuations in Dynamical Optoelectronic Device Simulations
within a Maxwell-Density Matrix Langevin Approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.16039v1
- Date: Tue, 24 Oct 2023 17:54:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-25 17:29:20.774623
- Title: Modeling of Fluctuations in Dynamical Optoelectronic Device Simulations
within a Maxwell-Density Matrix Langevin Approach
- Title（参考訳）: Maxwell-Density Matrix Langevin 法による動的光電子デバイスシミュレーションにおけるゆらぎのモデル化
- Authors: Johannes Popp (1), Johannes Stowasser (1), Michael A. Schreiber (1),
Lukas Seitner (1), Felix Hitzelhammer (2), Michael Haider (1), Gabriela
Slavcheva (2 and 3), Christian Jirauschek (1 and 4) ((1) TUM School of
Computation, Information and Technology, Technical University of Munich,
85748 Garching, Germany (2) Institute of Physics, NAWI Graz, University of
Graz, Universit\"atsplatz 5, 8010 Graz, Austria (3) Quantopticon, 5235 South
Harper Court, Chicago, IL 60615 USA (4) TUM Center for Quantum Engineering
(ZQE), 85748 Garching, Germany)
- Abstract要約: 我々は,c個の雑音項を含む全波Maxwell-densityツールシミュレーションツールを提案する。
量子レーザー(QCL)や量子ドット(QD)構造などのアクティブデバイスにおけるフォトニックダイナミクスの行列をモデル化するために用いられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8240078653534738
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a full-wave Maxwell-density matrix simulation tool including
c-number stochastic noise terms for the modeling of the spatiotemporal dynamics
in active photonic devices, such as quantum cascade lasers (QCLs) and quantum
dot (QD) structures. The coherent light-matter interaction in such devices
plays an important role in the generation of frequency combs and other
nonlinear and nonclassical optical phenomena. Since the emergence of nonlinear
and nonclassical features is directly linked to the noise properties, detailed
simulations of the noise characteristics are required for the development of
low-noise quantum optoelectronic sources. Our semiclassical simulation
framework is based on the Lindblad equation for the electron dynamics, coupled
with Maxwell's equations for the optical propagation in the laser waveguide.
Fluctuations arising from interactions of the optical field and quantum system
with their reservoirs are treated within the quantum Langevin theory. Here, the
fluctuations are included by adding stochastic c-number terms to the
Maxwell-density matrix equations. The implementation in the mbsolve dynamic
simulation framework is publicly available.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,量子カスケードレーザー(qcls)や量子ドット(qd)構造などのアクティブフォトニックデバイスにおける時空間ダイナミクスのモデル化のために,c数確率ノイズ項を含む全波マクスウェル密度行列シミュレーションツールを提案する。
このようなデバイスにおけるコヒーレント光-マター相互作用は、周波数コムやその他の非線形および非古典光学現象の生成において重要な役割を果たす。
非線形および非古典的特徴の出現はノイズ特性に直接関連しているため、ノイズ特性の詳細なシミュレーションは低ノイズ量子光電子源の開発に必要である。
我々の半古典的シミュレーションフレームワークは、電子動力学のリンドブラッド方程式とレーザー導波路の光伝搬のマクスウェル方程式を組み合わせたものである。
光学場と量子系とそれらの貯水池の相互作用から生じるゆらぎは、量子ランジュバン理論の中で扱われる。
ここで、揺らぎは、マクスウェル密度行列方程式に確率的なc-数項を加えることによって含まれる。
mbsolve動的シミュレーションフレームワークの実装が公開されている。
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