The optical excitation of semiconductor gain media introduces both gain and refractive index changes, commonly referred to as amplitude-phase coupling. Quantum-confined structures with an energetically well separated carrier reservoir usually exhibit a decreased amplitude-phase coupling compared to bulk materials. However, its magnitude and definition is still controversially discussed. We investigate the fundamental processes influencing the amplitude-phase coupling in semiconductor quantum-dot media using a coupled-carrier rate-equation model. We are able to analyze the dependence on the electronic structure and suggest routes towards an optimization of the dynamic phase response of the gain material.

1.
M.
Osinski
and
J.
Buus
,
IEEE J. Quantum Electron.
23
,
9
(
1987
).
2.
G. P.
Agrawal
and
N. A.
Olsson
,
IEEE J. Quantum Electron.
25
,
2297
(
1989
).
3.
H. G.
Winful
and
S. S.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
53
,
1894
(
1988
).
4.
T.
Heil
,
I.
Fischer
, and
W.
Elsäßer
,
Phys. Rev. A
60
,
634
(
1999
).
5.
J.
Oksanen
and
J.
Tulkki
,
J. Appl. Phys.
94
,
1983
(
2003
).
6.
B.
Herzog
,
B.
Lingnau
,
M.
Kolarczik
,
Y.
Kaptan
,
D.
Bimberg
,
A.
Maaßdorf
,
U. W.
Pohl
,
R.
Rosales
,
J. H.
Schulze
,
A.
Strittmatter
,
M.
Weyers
,
U.
Woggon
,
K.
Lüdge
, and
N.
Owschimikow
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
201102
(
2016
).
7.
M. W.
Fleming
and
A.
Mooradian
,
Appl. Phys. Lett.
38
,
511
(
1981
).
8.
C. H.
Henry
,
IEEE J. Quantum Electron.
18
,
259
(
1982
).
9.
M.
van der Poel
,
E.
Gehrig
,
O.
Hess
,
D.
Birkedal
, and
J. M.
Hvam
,
IEEE J. Quantum Electron.
41
,
1115
(
2005
).
10.
J.
Muszalski
,
J.
Houlihan
,
G.
Huyet
, and
B.
Corbett
,
Electron. Lett.
40
,
428
(
2004
).
11.
T. C.
Newell
,
D. J.
Bossert
,
A.
Stintz
,
B.
Fuchs
,
K. J.
Malloy
, and
L. F.
Lester
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
11
,
1527
(
1999
).
12.
C.
Wang
,
M.
Osinski
,
J.
Even
, and
F.
Grillot
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
221114
(
2014
).
13.
T. W.
Berg
,
S.
Bischoff
,
I.
Magnusdottir
, and
J.
Mørk
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
13
,
541
(
2001
).
14.
T.
Vallaitis
,
C.
Koos
,
R.
Bonk
,
W.
Freude
,
M.
Laemmlin
,
C.
Meuer
,
D.
Bimberg
, and
J.
Leuthold
,
Opt. Express
16
,
170
(
2008
).
15.
T.
Erneux
,
E. A.
Viktorov
,
P.
Mandel
,
T.
Piwonski
,
G.
Huyet
, and
J.
Houlihan
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
113501
(
2009
).
16.
E.
Malić
,
M.
Richter
,
G.
Hartmann
,
J.
Gomis-Bresco
,
U.
Woggon
, and
A.
Knorr
,
New J. Phys.
12
,
063012
(
2010
).
17.
I.
O'Driscoll
,
T.
Piwonski
,
C. F.
Schleussner
,
J.
Houlihan
,
G.
Huyet
, and
R. J.
Manning
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
071111
(
2007
).
18.
I.
O'Driscoll
,
T.
Piwonski
,
J.
Houlihan
,
G.
Huyet
,
R. J.
Manning
, and
B.
Corbett
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
263506
(
2007
).
19.
J.
Kim
,
C.
Meuer
,
D.
Bimberg
, and
G.
Eisenstein
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
041112
(
2009
).
20.
P.
Moreno
,
M.
Rossetti
,
B.
Deveaud
, and
A.
Fiore
,
Opt. Quantum Electron.
40
,
217
(
2008
).
21.
K.
Lüdge
and
E.
Schöll
,
IEEE J. Quantum Electron.
45
,
1396
(
2009
).
22.
N.
Majer
,
S.
Dommers-Völkel
,
J.
Gomis-Bresco
,
U.
Woggon
,
K.
Lüdge
, and
E.
Schöll
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
131102
(
2011
).
23.
B.
Lingnau
,
K.
Lüdge
,
B.
Herzog
,
M.
Kolarczik
,
Y.
Kaptan
,
U.
Woggon
, and
N.
Owschimikow
,
Phys. Rev. B
94
,
014305
(
2016
).
24.
A. V.
Uskov
,
E. P.
O'Reilly
,
D.
McPeake
,
D.
Bimberg
,
G.
Huyet
, and
N. N.
Ledentsov
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
272
(
2004
).
25.
M. T.
Crowley
,
J.
Houlihan
,
T.
Piwonski
,
I.
O'Driscoll
,
D. P.
Williams
,
E. P.
O'Reilly
,
A. V.
Uskov
, and
G.
Huyet
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
021114
(
2013
).
26.
J. M. A.
Mecozzi
and
J.
Mørk
,
J. Opt. Soc. Am. B
13
,
2437
(
1996
).
27.
P.
Borri
,
S.
Schneider
,
W.
Langbein
,
U.
Woggon
,
A. E.
Zhukov
,
V. M.
Ustinov
,
N. N.
Ledentsov
,
Z. I.
Alferov
,
D.
Ouyang
, and
D.
Bimberg
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
2633
(
2001
).
28.
A. J.
Zilkie
,
J.
Meier
,
M.
Mojahedi
,
P. J.
Poole
,
P.
Barrios
,
D.
Poitras
,
T. J.
Rotter
,
C.
Yang
,
A.
Stintz
,
K. J.
Malloy
,
P. W. E.
Smith
, and
J. S.
Aitchison
,
IEEE J. Quantum Electron.
43
,
982
(
2007
).
29.
V.
Cesari
,
P.
Borri
,
M.
Rossetti
,
A.
Fiore
, and
W.
Langbein
,
IEEE J. Quantum Electron.
45
,
579
(
2009
).
30.
M.
Kolarczik
,
N.
Owschimikow
,
J.
Korn
,
B.
Lingnau
,
Y.
Kaptan
,
D.
Bimberg
,
E.
Schöll
,
K.
Lüdge
, and
U.
Woggon
,
Nat. Commun.
4
,
2953
(
2013
).
31.
P.
Borri
,
W.
Langbein
,
J. M.
Hvam
,
F.
Heinrichsdorff
,
M. H.
Mao
, and
D.
Bimberg
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
12
,
594
(
2000
).
32.
N.
Majer
,
K.
Lüdge
, and
E.
Schöll
,
Phys. Rev. B
82
,
235301
(
2010
).
33.
S.
Schneider
,
P.
Borri
,
W.
Langbein
,
U.
Woggon
,
R. L.
Sellin
,
D.
Ouyang
, and
D.
Bimberg
,
IEEE J. Quantum Electron.
40
,
1423
(
2004
).
34.
A.
Zeghuzi
,
H.
Schmeckebier
,
M.
Stubenrauch
,
C.
Meuer
,
C.
Schubert
,
C. A.
Bunge
, and
D.
Bimberg
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
213501
(
2015
).
You do not currently have access to this content.