1. Home page
  2. Search

Optical control at the nanoscale and applications in quantum technology

This item is provided by the institution :
National Documentation Centre (EKT)   

Repository :
National Archive of PhD Theses  | ΕΚΤ NA.Ph.D.   

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*



Οπτικός έλεγχος στη νανοκλίμακα και εφαρμογές στην κβαντική τεχνολογία
Optical control at the nanoscale and applications in quantum technology
Domenikou, Natalia
Δομένικου, Ναταλία
PhD Thesis
2023
Ένας σχετικά νέος τομέας ενεργού έρευνας που συνδυάζει την κβαντική οπτική, τη νανοφωτονική και την κβαντική τεχνολογία ασχολείται με τον οπτικό έλεγχο ιδιοτήτων σύνθετων φωτονικών δομών και κβαντικών συστημάτων. Επίσης, το πεδίο της πλασμονικής νανοδομής έχει προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον τις τελευταίες δεκαετίες λόγω της ικανότητάς του να περιορίζει έντονα το φως στην επιφάνειά του. Έτσι, μας επιτρέπει να επιτύχουμε ισχυρές αλληλεπιδράσεις φωτός-ύλης μεταξύ του κβαντικού εκπομπού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου όταν ο κβαντικός εκπομπός τοποθετείται σε κατάλληλη απόσταση από την επιφάνεια της πλασμονικής νανοδομής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάμε την οπτικά ελεγχόμενη μεταφορά πληθυσμού σε μια ημιαγώγιμη κβαντική τελεία η οποία βρίσκεται κοντά σε πλασμονική νανοδομή με την μεθοδολογία εξαναγκασμένης αδιαβατικής μεταφοράς Raman (Stimulated Raman Adiabatic Passage-STIRAP), αλλά και μεθόδους συντόμευσης στην αδιαβατικότητα. Επιπλέον, μελετάμε τις μη-γραμμικές οπτικές ιδιότητες για ένα υβριδικό σύστημα που αποτελείται από συγκεκριμένα πολικά μόρια και μια πλασμονική νανοδομή, τα οποία αλληλεπιδρούν με ένα ή δύο πεδία laser. Διερευνούμε το φάσμα απορρόφησης και διασποράς, το μη γραμμικό οπτικό φαινόμενο δεύτερης τάξης της μη γραμμικής οπτικής ανόρθωσης (Nonlinear Optical Rectification-NOR) και το φαινόμενο ανάμειξης τεσσάρων κυμάτων (Four-Wave Mixing-FWM) μεταβάλλοντας ορισμένες παραμέτρους του υβριδικού συστήματος. Τέλος, εξετάζουμε την οπτικά ελεγχόμενη μεταφορά ενέργειας υψηλής απόδοσης μεταξύ ενός μορίου δότη και ενός μορίου δέκτη όταν τα μόρια βρίσκονται κοντά σε νανοδίσκο MoS2 με μη μηδενική διάχυση δότη και ρυθμό διαχωρισμού φορτίου δέκτη. Τα αποτελέσματα της διατριβής θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη δημιουργία νέων φωτονικών συσκευών αλλά και για μελλοντικές κβαντικές τεχνολογίες.
The optical control of complex photonic structures and quantum systems is a relatively new area of research that combines quantum optics, nanophotonics, and quantum technology. Also, the field of plasmonic nanostructures has attracted a great deal of attention over the past few decades due to its ability to strongly confine light to its surface. It enables us to achieve strong light-matter interactions between the quantum emitter and the local electromagnetic field when the quantum emitter is placed at an appropriate distance from the surface of the plasmonic nanostructure. In this PhD thesis we study optically controlled population transfer techniques in a semiconducting quantum dot located near a plasmonic nanostructure using the stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP) methodology but also some efficient shortcuts to adiabaticity. In addition, we examine optical and non-linear optical properties of a hybrid system consisting of a polar molecule and a plasmonic nanostructure that interact with one or two laser fields. We investigate the absorption and the dispersion spectrum, the second-order nonlinear optical effect of nonlinear optical rectification (NOR) and the four-wave mixing (FWM) effect by varying some crucial parameters of the hybrid-system. Finally, we examine the optically controlled high efficiency energy transfer between a donor molecule and an acceptor molecule when the molecules are located in proximity to a MoS$_2$ nanodisk with non-zero donor dissipation and acceptor charge separation rate. It is anticipated that the results of the thesis will have a significant impact on the development of new photonic devices as well as on future quantum technologies.
Φυσικές Επιστήμες ➨ Φυσική ➨ Κβαντική επιστήμη και τεχνολογία
Νανοδομές διχαλκγενίδιων μεταβατικών μετάλλων
STIRAP shortcuts
Σύμφωνη μέθοδος μεταφοράς ενέργειας
Μη γραμμική οπτική ανόρθωση
STIRAP method
Κβαντική επιστήμη και τεχνολογία
Πλασμονική νανοδομή
Quantum science and technology
Μίξη τεσσάρων κυμάτων
Μοριακό σύμπλεγμα ψευδαργύρου φθαλοκυανίνης
Plasmonic nanostructure
Φυσικές Επιστήμες
Four wave mixing
Non linear optical rectification
Συντομεύσεις STIRAP
Physical Sciences
Molecular complex of zinc-phthalocyanine
Φυσική
Οπτική απόκριση pump probe
Transition metal dichalcogenides nanostructure
Natural Sciences
Coherent energy transfer method
Μέθοδος STIRAP
Pump probe optical responce
English
Πανεπιστήμιο Πατρών
University of Patras
Πανεπιστήμιο Πατρών. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Επιστήμης των Υλικών
National Documentation Centre (EKT)
National Archive of PhD Theses
Συλλογή ΕΑΔΔ



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)