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Q: Quantenoptik und Photonik

Q 16: Quanteneffekte II

Q 16.6: Vortrag

Montag, 13. März 2006, 18:15–18:30, HII

QED in einem absorbierenden Kristall: was wird aus der Bandstruktur? — •Andreas Kurcz und Carsten Henkel — Institut für Physik, Universität Potsdam, Germany

Für die Quantisierung des elektromagnetischen Felds in periodischen Medien ist das Bloch-Theorem hilfreich, weil die Modenfunktionen mit quasi-periodischen Bloch-Wellen identifiziert werden können. In Gegenwart von Absorption versagt dieses Verfahren allerdings, weil die Modenfrequenzen komplex werden [1]. Wir verallgemeinern die Modenentwicklung des Feld-Operators mit Hilfe des Quantisierungsschemas für die makroskopischen Maxwell-Gleichungen [2,3]. Im Fall verschwindender Absorption finden wir die bekannten Bloch-Moden wieder. Wir zeigen außerdem, dass die Bandstruktur in der (k, ω)-Ebene durch Absorption “aufgeweicht” wird. Dazu wird der spontane Zerfall eines kollektiven Zustands von N Zwei-Niveau-Systemen berechnet, in Analogie zur Abstrahlung eines phasenkohärenten arrays von Dipol-Antennen.

[1] Tip, Moroz, Combes: J. Phys. A 33 (2000) 6223

[2] Huttner, Baumberg, Barnett: Europhys. Lett. 16 (1991) 177

[3] Knöll, Scheel, Welsch: in Coherence and Statistics of Photons and Atoms, edited by J. Peřina (John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001)