Promotionsvortrag von Bernd Michael Berger
- Verteidigung
Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von potenziellen Anwendungen von Vortizes in einem Exziton-Polariton System für die optische Informationsverarbeitung. Um diese Vortizes zu untersuchen, entwickeln wir eine neuartige Spektroskopiemethode, welche auf einer optischen Transformation zur Sortierung von Drehimpulszuständen des Lichts basiert und uns die Detektion und zeitliche Beobachtung von Vortizes in einem Lichtstrahl ermöglicht. Wir implementieren diese Technik und wenden sie erfolgreich an, um die spontane Bildung von Exziton-Polariton-Vortizes innerhalb einer rein optisch erzeugten Ringfalle in einer GaAs basierten Mikrokavität nachzuweisen. Anschließend untersuchen wir die zeitliche Dynamik dieses Bildungsprozesses, welcher sich stark mit der Anregungsleistung ändert. Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen die gleichzeitige und statistisch unabhängige Bildung von Vortizes mit den topologischen Ladungen m = -1 und m = +1. Durch theoretische Modellierung des Exziton-Polariton Systems gewinnen wir tiefergehende Erkenntnisse über die zeitliche Dynamik aller auftretenden Moden. Weiterhin zeigen die untersuchten Vortizes in einigen Fällen eine Spin-Bahn Kopplung zwischen ihrem Drehimpuls und ihrem Spin, welcher den zirkularen Polarisationen σ+ und σ- entspricht. Im letzten Schritt unserer Experimente verifizieren wir die theoretische Vorhersage, dass der Drehsinn von Vortizes durch gezielte optische Manipulation mit zusätzlichen Laserpulsen umgeschaltet werden kann. Damit zeigen wir den potenziellen Nutzen von Exziton-Polariton-Vortizes als rein optische Informationsspeicher auf.