Authors: Krauß-Kodytek, Laura
Title: Non-degenerate two-photon absorption in bulk ZnSe, GaAs and Si
Language (ISO): en
Abstract: The two-photon absorption is a nonlinear optical process with various properties which makes it an excellent basis for a wide range of different applications. In this thesis the non-degenerate two-photon absorption coefficient β(ω1, ω2) as a function of the frequency ratio ω1/ω2 of the two driving fields is experimentally investigated whereby the sum energy ħω1 + ħω2 is kept constant. The studied materials are the prototypical semiconductors ZnSe, GaAs and Si. Regardless of the direct or indirect character of the bandgap, the two-photon absorption strength increases with increasing ratio ω1/ω2 ≥ 1.The experimental data of ZnSe and GaAs agrees well with corresponding theoretical predictions for direct semiconductors. Si shows overall smaller absorption strengths. These results also agree with theoretical predictions for indirect semiconductors. In addition, different crystallographic orientations of the samples and polarization configurations of the two driving fields are analyzed. These results make an important contribution to the so far rarely investigated orientation and polarization anisotropy of the non-degenerate two-photon absorption.
Die Zwei-Photonen-Absorption ist ein nichtlinearer optischer Prozess mit diversen Eigenschaften, welche sie zu einer ausgezeichneten Grundlage für ein breites Spektrum verschiedener Anwendungen macht. In dieser Arbeit wird der nicht-entartete Zwei-Photonen-Absorptionskoeffizient β(ω1, ω2) als Funktion des Frequenzverhältnisses ω1/ω2 bei einer konstanten Übergangsenergie ħω1 + ħω2 experimentell untersucht. Die verwendeten Materialien sind die Halbleiter ZnSe, GaAs und Si. Unabhängig von dem direkten oder indirekten Charakter der Bandlücke steigt die Zwei-Photonen-Absorptionsstärke mit zunehmendem Verhältnis ω1/ω2 ≥ 1. Die experimentellen Daten von ZnSe und GaAs stimmen sehr gut mit den entsprechenden theoretischen Vorhersagen für direkte Halbleiter überein. Bei Si zeigen sich im Vergleich insgesamt geringere Absorptionsstärken. Auch hier stimmen die Ergebnisse mit den theoretischen Vorhersagen für indirekte Halbleiter überein. Darüber hinaus werden verschiedene kristallographische Orientierungen der Proben und unterschiedliche Polarisationseinstellungen der beiden anregenden optischen Felder analysiert. Diese Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zu der bisher wenig untersuchten Orientierungs- und Polarisationsanisotropie der nicht-entarteten Zwei-Photonen-Absorption.
Subject Headings: Nonlinear optics
Non-degenerate two-phase absorption
Semiconductors
Pump-probe spectroscopy
Subject Headings (RSWK): Nichtlineare Optik
Zweiphotonenprozess
Nichtlineare Absorption
Halbleiter
Pump-Probe-Technik
Fluoreszenzpolarisation
URI: http://hdl.handle.net/2003/40984
http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-22833
Issue Date: 2022
Appears in Collections:Experimentelle Physik II

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