Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAD.pdf: 1243849 bytes, checksum: 196c3c7b3da37c011c5861405b0d1631 (MD5) Previous issue date: 2005-02-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / This dissertation embraces two trends of research in modern quantum optics. The first of them is connected to the photodetection theory, particularly to the continuous measurement theory developed by Srinivas and Davies (SD) in 1980 s, whose principal ingredient is the correct choice of the quantum jump superoperator. We deduce from first principles different possible quantum jump superoperators, and employ one of them the nonlinear quantum jump superoperator, proposed independently ad hoc by Ben-Aryeh and Brif and Oliveira et al. to study the modifications it brings to the SD theory. We call this model as E-model and generalize the both models (SD model and E-model) by including dissipation effects due to the imperfections of the cavity and of the detector. Finally, we study some specific applications of continuous photodetection theory (homodyne detection and detection of correlated photons) and compare the results between the two models. The second trend of this dissertation is related to the study of entanglement of continuous variables quantum states. We give a simplified form of Simon s separability criterion for two-mode Gaussian states, showing that for systems whose unitary evolution is governed by arbitrary time-dependent quadratic Hamiltonians, the separability dynamics is completely described in terms of the determinant of the cross-covariance matrix. As concrete examples we consider the evolution of the inverse negativity coefficient (which gives a quantitative estimation of the degree of entanglement ) for two initially uncoupled modes (each being in a squeezed thermal state) in the cases of parametric converter, parametric amplifier and for a cavity whose boundary oscillates in resonance with two field modes. / Esta dissertação abrange duas linhas de trabalho em óptica quântica moderna. A primeira está ligada à teoria de fotocontagem, especificamente à teoria de medições contínuas desenvolvida por Srinivas e Davies (SD) nos anos 1980, cujo ingrediente fundamental é a escolha correta do super-operador de salto quântico. Nós deduzimos de primeiros princípios vários super-operadores possíveis de salto quântico e empregamos um deles o super-operador de salto quântico não-linear , proposto independentemente ad hoc por Ben-Aryeh e Brif e Oliveira et al. para estudar as modificações que ele traz na teoria de SD, principalmente na previsão de algumas probabilidades de coincidência. Chamamos este modelo alternativo de E-model e generalizamos ambos os modelos (o de SD e E-model) ao introduzir efeitos dissipativos na teoria, tanto devido à cavidade, quanto ao detector imperfeitos. Por fim, estudamos algumas aplicações específicas da teoria de fotocontagem contínua (detecção homódina e detecção de fótons correlacionados) comparando as previsões dos dois modelos. A segunda parte da dissertação está relacionada como estudo de emaranhamento de estados quânticos de variáveis contínuas. Nós obtivemos uma forma simplificada de critério de separabilidade de Simon para estados Gaussianos bipartites, mostrando que para sistemas cuja evolução é governada por Hamiltonianos quadráticos arbitrários, a dinâmica de separabilidade é descrita completamente em termos do determinante da matriz de covariância cruzada. Como exemplos concretos, consideramos a evolução do coeficiente de negatividade inversa (que dá uma estimativa quantitativa do grau de emaranhamento ) para dois modos inicialmente desacoplados (cada um existindo em estado térmico comprimido) nos casos de conversão paramétrica, amplificação paramétrica e para uma cavidade cuja fronteira oscila em ressonância com dois modos do campo.

Esta tese trata da modelagem das características eletrônicas de dispositivos semicondutores baseados em contatos Schottky heterodimensionais, definidos como contatos entre um metal e um sistema de dimensionalidade reduzida. Especificamente, este trabalho concentra-se na situação em que o metal é posto em contato direto com um gás eletrônico bidimensional presente na interface de uma heterojunção empregando dopagem modulada. Dispositivos de interesse são diodos Schottky, bem como estruturas do tipo metal-semicondutor-metal (MSM). Para a característica capacitância-tensão, C-V, é desenvolvido um modelo quasi-bidimensional que apresenta excelente concordância com os resultados experimentais disponíveis. Do ponto de vista da característica corrente-tensão, I-V, é apresentado um modelo unificado, considerando tanto o mecanismo de tunelamento, quanto o de emissão termoiônica. Nossas previsões teóricas, suportadas por alguns indicativos experimentais, sugerem que, para aplicações em fotodetecção, o uso de contatos heterodimensionais, substituindo junções metal-semicondutor convencionais, pode reduzir a corrente de escuro em pelo menos uma ordem de magnitude. / This thesis deals with the modeling of the electronic characteristics of semiconductor devices based on heterodimensional Schottky contacts, defined as contacts between a metal and a reduced dimensionality system. Specifically, this work focus on the situation in which a metal is placed in direct contact with a two dimensional electron gas located at the interface of a modulation doped heterojunction. Devices of interest are Schottky diodes as well as metal-semiconductor-metal (MSM) structures. For the capacitance-voltage characteristics a quasi two-dimensional model is developed, which yields very good agreement with available experimental results. For the current-voltage characteristics a unified model is presented, considering the tunneling as well as the thermionic emission mechanisms. Our theoretical predictions, supported by a few experimental findings, suggest that, for photodetection applications, the use of heterodimensional contacts, replacing conventional metal-semiconductor junctions, can reduce the dark current by at least one order of magnitude.

Esta tese trata da modelagem das características eletrônicas de dispositivos semicondutores baseados em contatos Schottky heterodimensionais, definidos como contatos entre um metal e um sistema de dimensionalidade reduzida. Especificamente, este trabalho concentra-se na situação em que o metal é posto em contato direto com um gás eletrônico bidimensional presente na interface de uma heterojunção empregando dopagem modulada. Dispositivos de interesse são diodos Schottky, bem como estruturas do tipo metal-semicondutor-metal (MSM). Para a característica capacitância-tensão, C-V, é desenvolvido um modelo quasi-bidimensional que apresenta excelente concordância com os resultados experimentais disponíveis. Do ponto de vista da característica corrente-tensão, I-V, é apresentado um modelo unificado, considerando tanto o mecanismo de tunelamento, quanto o de emissão termoiônica. Nossas previsões teóricas, suportadas por alguns indicativos experimentais, sugerem que, para aplicações em fotodetecção, o uso de contatos heterodimensionais, substituindo junções metal-semicondutor convencionais, pode reduzir a corrente de escuro em pelo menos uma ordem de magnitude. / This thesis deals with the modeling of the electronic characteristics of semiconductor devices based on heterodimensional Schottky contacts, defined as contacts between a metal and a reduced dimensionality system. Specifically, this work focus on the situation in which a metal is placed in direct contact with a two dimensional electron gas located at the interface of a modulation doped heterojunction. Devices of interest are Schottky diodes as well as metal-semiconductor-metal (MSM) structures. For the capacitance-voltage characteristics a quasi two-dimensional model is developed, which yields very good agreement with available experimental results. For the current-voltage characteristics a unified model is presented, considering the tunneling as well as the thermionic emission mechanisms. Our theoretical predictions, supported by a few experimental findings, suggest that, for photodetection applications, the use of heterodimensional contacts, replacing conventional metal-semiconductor junctions, can reduce the dark current by at least one order of magnitude.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2229.pdf: 2727088 bytes, checksum: 4c71ca2bc9e58b1b9250df612f0d73d1 (MD5) Previous issue date: 2009-02-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / (caracteres incompatíveis, vide PDF)

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1661.pdf: 2213474 bytes, checksum: 80beeb60d2c70b17d119a61fbf3e9210 (MD5) Previous issue date: 2006-03-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work we consider an of - resonant interaction between optical fields and a Bose - Einstein condensation. We used a continuous photo detection model to study the efects of the counting of k photons of the optical field upon the properties of the atoms in the condensate. We have obtained the density operator of the interacting system conditioned to count k photons and one relation between the moments of the distribution of photons and the moments of the distribution of atoms. We analyze the efects of the photo counting in two specific cases: in the first case, we analyze the efects of the photo counting upon the state of a pure condensate at zero temperature and in the second case, upon the tunneling dynamics of a pure condensate at zero temperature confined in an double well potential like. / Neste trabalho consideramos a interação não ressonante entre campos ópticos e condensados de Bose-Einstein. Utilizamos um modelo de fotodetecção contínua para estudar os efeitos da contagem de k fótons do campo óptico sobre as propriedades dos átomos do condensado. Obtivemos o operador densidade do sistema interagente condicionado a contagem de k fótons e uma relação entre os momentos da distribuição de fótons e os momentos da distribuição de átomos. Analisamos os efeitos da fotocontagem sobre os átomos em dois casos específicos: no primeiro caso, analisamos os efeitos da fotocontagem sobre o estado de um condensado puro a temperatura zero e no segundo caso, sobre a dinâmica de tunelamento de um condensado puro a temperatura zero confinado num duplo poço de potencial.