The linear propagation of optical beams through a transvers al periodic pattern, such as an optically induced lattice, have been reported to induce power oscillations between a pair of Fourier modes related by the Bragg resonance condition. These are Bloch modes with frequency within the band gap and thus, confined to the transversal plane (x,y), but otherwise traveling freely in the z-direction. Stemming from the coupling between the light beam and the periodic lattice, these twin-mode power oscillations have been referred as Rabi optical oscillations, due to the analogy with matter Rabi oscillations. In this work, investigates numerically investigate the behavior of such Rabi-type oscillations, under the influence of a selfdefocusing nonlinearity along the propagation direction. Is considered the incidence of a light pulse characterized by a Gaussian spectrum centered in one of the modes of the twin pair, into a one-dimensional photonic structure, with a periodic modulation of the optical refractive index lying in a transversal direction x. For a weak nonlinearities, observed an interesting interplay between linear twin coupling and selfdefocusing: the selfdefocusing effect spread energy of the central frequency to new neighboring modes occurring within the Gaussian spectrum input, centered in one mode of the pair, and transfer proportion of this energy to the correspondent resonant mode. In this way the center mode or frequency component of the spectrum in the presence of selfdefocusing effect, oscillates from one extreme to ano ther within the Brillouin zone. By increasing the nonlinearity, one finds a balanced combination of both effects, that is, Bragg resonance and selfdefocusing, which promotes the transference of the nonlinear reshaping of a Gaussian spectrum, occurring around the central frequency at the input, to the neighborhood of its twin mode. Thus, the nonlinear Rabi oscillations might reveal itself quite useful for optical techniques and optical devices in the sense that, by suitably tailoring the electromagnetic space one could allow the tuning of the nonlinear frequency spreading. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A propagação linear de feixes ópticos através de um padrão periódico transversal, como uma rede induzida opticamente, é conhecida por induzir as oscilações de potência entre um par de modos de Fourier relacionados pela condição de ressonância de Bragg. Estes são os modos de Bloch com frequência dentro do band gap, por conseguinte, confinados no plano transversal (x,y), mas viajam livrementena direção z. Partindo do acoplamento entre um feixe óptico e a rede periódica,essas oscilações das potências dos modos acoplados têm sido referidas como as oscilações de Rabi ópticas, devido à analogia com as oscilações de Rabi na matéria. Neste trabalho, investiga-se numericamente o comportamento de tais oscilações tipo Rabi, sob a influência da não linearidade de autodesfocalização ao longo da direção de propagação. Considera-se a incidência de um pulso de luz caracterizado por um espectro Gaussiano, centrado em um dos modos do par acoplado, em uma estrutura fotônica unidimensional com uma modulação periódica do índice de refração na direção transversal x. Para uma não linearidade fraca, pode-se observar uma interessante interação entre os dois modos acoplados em regime linear e o efeito de autodesfocalização: O efeito de autodesfocalização distribui energia da frequência central para os novos modos vizinhos, dentro do espectro inicialmente Gaussiano, centrado em dos modos acoplados, e transfere parte dessa energia para o modo ressonante correspondente. Desta forma, o modo ou a componente de frequência central do espectro na presença do efeito de autodesfocalização oscila de um extremo a outro dentro da zona de Brillouin. Ao aumentar a não linearidade, encontra-se uma combinação balanceada de ambos os efeitos, que são, ressonância de Bragg e autodesfocalização, que promovem a transferência não linear remodelando o espectro Gaussiano, que ocorre na entrada em torno de uma frequência central, para seu modo vizinho. Assim, as oscilações de Rabi não lineares podem revelar-se bastante proveitosas para técnicas ópticas e dispositivos ópticos no sentido de que, atravésde um espaço eletromagnético adequado permitir a sintonia de espalhamento não linear da frequência.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The recent progress in the manufacturing of semiconductor quantum dots (QD) systems has made possible the coherent control of quantum states in QDs using optical or electrical techniques. Laser pulses have been recently used to coherently coponto quânticontrol the exciton population in QDs. The coherent manipulation of quantum states is a high priority task to the development of quantum information and quantum computation. One particular signature of coherency in quantum systems is the Rabi oscillations, which were recently observed in a few experimental works. Here we theoretically study a system composed of a semiconductor QD, tunnel coupled to electron reservoirs. In the presence of a laser field an electron-hole pair is created in the QD. An external source-drain (bias) voltage allows electrons and holes to tunnel to the reservoirs. The study was developed via the non-equilibrium Green s function technique. We solve numerically a set of coupled differential equations to the retarded and lesser Green functions. This gives the occupation probabilities of the two levels of the QD and the laserinduced photocurrent as a function of time. We focus our attention on the effects of temperature on the Rabi oscillations. Our main findings encompass a thermal activated Pauli blockade of the Rabi oscillations that can be controlled via the reservoirs temperature. We also discussed the effects of this thermal activation of Pauli blockade on the photocurrent. These results suggest that ability to measure temperatures via quantum coherent signals, thus suggesting the possibility of a new quantum-dot based thermometer. / O recente progresso na fabricação de sistemas de pontos quânticos semicondutores (PQ) tem tornado possível o controle coerente de estados quânticos em PQs utilizando técnicas ópticas ou elétricas. Pulsos de laser têm sido recentemente utilizados para controlar coerentemente a população de éxcitons em PQs. A manipulação coerente de estados quânticos é uma tarefa de alta prioridade para o desenvolvimento da informação e computação quântica. Uma assinatura particular de coerência em estados quânticos são as oscilações de Rabi, as quais foram recentemente observadas em trabalhos experimentais. Neste trabalho estudamos, teoricamente, um sistema composto por um PQ semicondutor, túnel-acoplado a reservatórios de elétrons. Na presença de um campo de laser um par elétron-buraco é criado no PQ. Uma tensão fonte-dreno (bias) permite que elétrons e buracos tunelem para os reservatórios. O estudo foi desenvolvido através da técnica de funções de Green de não-equilíbrio. Resolvemos numericamente um conjunto de equações diferenciais acopladas para as funções de Green retardada e menor. Estas fornecem a probabilidade de ocupação dos dois níveis no PQ e a fotocorrente induzida por laser. Concentramos nossa atenção nos efeitos da temperatura sobre as oscilações de Rabi. Nossos principais resultados incluem um bloqueio de Pauli termicamente ativado na fotocorrente. Estes resultados sugerem a habilidade de medir temperatura via sinais quânticos coerentes, sugerindo, assim, a possibilidade de um novo termômetro baseado em pontos quânticos. / Mestre em Física