京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(工学) / 乙第12860号 / 論工博第4107号 / 新制||工||1609(附属図書館) / 31540 / (主査)教授 北野 正雄, 教授 川上 養一, 准教授 酒井 道 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第21270号 / 工博第4498号 / 新制||工||1700(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻 / (主査)教授 野田 進, 教授 藤田 静雄, 教授 川上 養一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

Inhalt der Arbeit sind Untersuchungen zu mit der Molekularstrahlepitaxie (MBE) realisierten Materialkonzepten für ultra-schnelle Anwendungen in der Photonik. Nominell undotierte und Be dotierte GaInAs/AlInAs Vielfach-Quantenfilm Strukturen (MQW) wurden auf semi-isolierenden InP Substraten bei Wachstumstemperaturen bis zu 100°C mittels MBE (LT-MBE) abgeschieden. Untersucht wurden die kristallinen, elektrischen und optischen Eigenschaften dieser Schichtstrukturen im unbehandelten und ausgeheilten Zustand. Die elektrischen und optischen Eigenschaften der LT-MQWs sind auf Zustände nahe der Leitungsbandkante von GaInAs zurückzuführen. Die Dynamik der Ladungsträgerrelaxation wurde durch Anrege- und Abtastexperimente bestimmt. Messungen der differentiellen Transmission mit zusätzlicher Dauerstrichanregung, sowie Messungen mit zwei kurz aufeinander folgenden Anregepulsen, belegen das Potential von Be dotierten unbehandelten (ausgeheilten) LT GaInAs/AlInAs MQW Strukturen für die Verwendung in optischen Schaltern mit Schaltfrequenzen in der Größenordnung von 1 Tbit/s (250 Gbit/s). Die spannungsinduzierten Änderung der Interband-Transmission von Quantenkaskadenlaser (QCL) im gepulsten Betrieb wurde anhand von 8 Band k*p Berechnungen analysiert. Die Auswirkungen unterschiedlicher Ladungsträgerverteilungen und Probenerwärmung sind gegenüber dem dominierenden Effekt des elektrischen Feldes auf die Interband Transmission zu vernachlässigen. Der Einfluss von MBE Wachstumsparameter auf die Grenzflächenqualität von AlAsSb/GaInAs Heterostrukturen wurde anhand von Hall Messungen, temperatur- und intensitätsabhängigen PL Messungen, spektralen Messungen der Interband- und Intersubbandabsorption bestimmt. Bandstruktur-Näherungsrechnungen ermöglichten, den Einfluss von In Segregation und Sb Diffusion auf die Intersubbandabsorption zu analysieren. Intersubband Übergänge bei Wellenlängen von ca. 1800 nm (1550 nm) wurden in MQW (gekoppelten QW) Strukturen realisiert. / The present work describes investigation of new material concepts accomplished using molecular-beam-epitaxy (MBE) growth for application in ultra-fast photonic components. Nominally undoped and Be doped GaInAs/AlInAs multiple-quantumwell structures (MQW) were grown by MBE at growth temperatures down to 100 °C (LT-MBE) on semi-insulating InP substrates. Crystalline, electric and optical properties of as-grown and annealed structures were investigated. Energy states near the conduction band of GaInAs determine the electrical and optical properties of LT-MQWs. The dynamics of charge carrier relaxation was studied by means of pump and probe experiments. Measurements of the differential transmission when excited by an additional cw laser and measurements utilizing two closely sequenced pump pulses support the capability of Be doped as-grown (annealed) LT GaInAs/AlInAs MQW structures for use in optical switches at switching frequencies in the 1 Tbit/s (250 Gbit/s) range. The voltage-induced change of interband transmission of InP based quantum-cascade-lasers (QCL) during pulsed mode operation was analyzed by means of 8 band k*p calculations. The impacts of varying charge carrier distributions and of electrically heated samples can be neglected compared to the dominating effect of the electrical field on the interband transmission. The impact of MBE growth parameters on the interface quality of AlAsSb/ GaInAs heterostructures were determined by means of Hall measurements, temperature- and intensity-dependent PL measurements and spectral measurements of the interband- and intersubband-absorption. The impact of In segregation and Sb diffusion on the intersubband absorption was analyzed on the basis of bandstructure calculations. Intersubband transitions at wavelengths of about 1800 nm (1550 nm) were successfully achieved in MQW (coupled QW) structures.

Les deux grands défis actuels pour l’optoélectronique térahertz (THz) sont d’une part, le besoin de miniaturiser les sources de rayonnement térahertz, et d’autre part, la nécessité d’améliorer leurs performances actuelles. Parmi les sources de rayonnement térahertz existantes, le laser à cascade quantique (QCL) est à ce jour le meilleur candidat pour remplir ces critères. Afin d’y parvenir, il faut cependant apporter des solutions aux verrous qui limitent la miniaturisation des QCLs THz. Le premier est d’ordre fondamental, et tient au fait que les dimensions des cavités photoniques usuelles sont soumises à la limite de diffraction. Le second verrou provient du fait que la recherche de compacité des sources se traduit généralement par la détérioration de leur puissance optique de sortie et de la directionnalité du faisceau laser. Une nouvelle famille de résonateurs THz métal - semiconducteur - métal (M-SC-M) est présentée de façon théorique et expérimentale. Ces dispositifs, inspirés des oscillateurs électroniques LC, ont permis d’atteindre un volume effectif record Veff=LxLyLz/λeff=5.10−6, où Lx,y,z sont les dimensions de la cavité et λeff est la longueur d’onde de résonance dans le cœur du résonateur (GaAs). Ces résonateurs hybrides photoniques-électroniques ont la particularité d’être libérés de la limite de diffraction dans les trois dimensions spatiales, et bénéficient pour la première fois de toutes les fonctionnalités habituellement réservées aux dispositifs électroniques. Une application aux polaritons inter-sousbandes THz a permis d’obtenir des résultats à l’état de l’art, démontrant d’une part que ces résonateurs hybrides conservent leurs propriétés photoniques, et d’autre part qu’ils permettent un couplage lumière-matière fort. En parallèle de ce travail, la faisabilité d’un QCL THz avec une région active extrêmement fine est démontrée expérimentalement. Une étude systématique des caractéristiques du laser en fonction de l’épaisseur de la région active (Lz) a permis la réduction de Lz=10 μm (≈λeff/2,7) jusqu’à la valeur record de Lz=1,75 μm (≈ λeff/13) dans une cavité Fabry-Pérot M-SC-M. Malgré l’augmentation des pertes optiques, l’effet laser est obtenu au-dessus de la température de l’azote liquide (78 K) pour la région active la plus fine. Ces résultats sont très encourageants pour le développement de régions actives plus performantes, et permettent d’envisager le développement de micro-cavités lasers avec des volumes effectifs extrêmement sub-longueur d’onde. Les perspectives de ce travail de thèse s’étendent de l’électrodynamique quantique en cavité au nanolaser. Les applications potentielles varient énormément en fonction de la configuration des résonateurs hybrides. Ils peuvent être utilisés comme des éléments passifs pour la détection, ou encore comme des éléments actifs tels que des antennes. Enfin, l’utilisation d’une région active fine en combinaison avec un résonateur hybride devrait permettre d’obtenir un QCL THz ultra-compact libéré de la limite de diffraction, tout en introduisant pour la première fois la possibilité d’accorder la fréquence du laser en adaptant l’impédance complexe équivalente de la combinaison d’éléments LC. / The development of terahertz (THz) optoelectronics faces two major challenges: first, a need for miniaturization of the existing radiative sources, and second, an improvement of their performances. Amongst the current sources of THz radiation, quantum cascade lasers (QCLs) represent to date the best candidates to match these two requirements. The integration of compact sources necessarily results in decreased optical output power and laser beam directionality. Therefore, a considerable amelioration of the active region performances must be achieved in parallel with the miniaturization of the dimensions of the photonic cavity. Because the latter are subject to the diffraction limit, which imposes on at least one dimension to be of the order of the effective half wavelength, further miniaturization of photonic devices requires a new approach. In this manuscript, a new class of metal-semiconductor-metal (M-SC-M) THz resonators is presented, both theoretically and experimentally. These devices, inspired by electronic LC resonators, allow to achieve a record effective volume Veff =LxLyLz/λeff =5.10-6, where Lx,y,z are the cavity dimensions and λeff is the effective wavelength resonance inside of the resonator core (GaAs). These devices are intrinsically free from the diffraction limit in the three spatial dimensions, and present the typical functionalities which are usually found only in a resonant electronic circuit. In order to demonstrate that their photonic properties are preserved, these devices have been successfully applied to THz intersubband polariton, demonstrating at the same time that they can be used for strong light-matter coupling. In parallel to this work, the feasibility of a THz QCL operating at λ=100 microns with an extremely thin active region is demonstrated experimentally. A systematic study of the laser characteristics for different thicknesses of the active region (Lz ) resulted in the reduction of Lz = 10 microns (≈λeff/2.7) down to the record value of Lz = 1.75 microns (≈λeff/13) in a M-SC-M Fabry-Perot waveguide. Despite a strong increase in optical losses, lasing is maintained above liquid nitrogen temperature (78 K) in the device with thinnest active region. This unexpected behavior is attributed to the existence of a large fraction of the current flowing through the active region at laser threshold being non-radiative. These results are very promising for future developments of efficient THz QCL active regions, as well as for fabrication of microcavity lasers with extremely low effective volumes. The perspectives of this work extend from cavity quantum electrodynamics to the development of a nanolasers. Potential applications of hybrid resonators can span over a broad range, depending on the chosen configuration. They can be used as passive elements for detection, as well as active elements such as antennas. Finally, the use of a thin active region in combination with an optimized version of these hybrid resonators should allow for the realization of an ultra-compact THz QCL free from the diffraction limit, with the possibility of fine tuning the laser frequency by adapting the equivalent complex impedance combination of the LC elements.

QC 20100623

Nonlinearities in quantum cascade lasers (QCL¡¯s) have wide applications in wavelength tunability and ultra-short pulse generation. In this thesis, optical nonlinearities in InGaAs/AlInAs-based mid-infrared (MIR) QCL¡¯s with quadruple resonant levels are investigated. Design optimization for the second-harmonic generation (SHG) of the device is presented. Performance characteristics associated with the third-order nonlinearities are also analyzed. The design optimization for SHG efficiency is obtained utilizing techniques from supersymmetric quantum mechanics (SUSYQM) with both material-dependent effective mass and band nonparabolicity. Current flow and power output of the structure are analyzed by self-consistently solving rate equations for the carriers and photons. Nonunity pumping efficiency from one period of the QCL to the next is taken into account by including all relevant electron-electron (e-e) and longitudinal (LO) phonon scattering mechanisms between the injector/collector and active regions. Two-photon absorption processes are analyzed for the resonant cascading triple levels designed for enhancing SHG. Both sequential and simultaneous two-photon absorption processes are included in the rate-equation model. The current output characteristics for both the original and optimized structures are analyzed and compared. Stronger resonant tunneling in the optimized structure is manifested by enhanced negative differential resistance. Current-dependent linear optical output power is derived based on the steady-state photon populations in the active region. The second-harmonic (SH) power is derived from the Maxwell equations with the phase mismatch included. Due to stronger coupling between lasing levels, the optimized structure has both higher linear and nonlinear output powers. Phase mismatch effects are significant for both structures leading to a substantial reduction of the linear-to-nonlinear conversion efficiency. The optimized structure can be fabricated through digitally grading the submonolayer alloys by molecular beam epitaxy (MBE). In addition to the second-order nonlinearity, performance characteristics brought by the third-order nonlinearities are also discussed, which include third-harmonic generation (THG) and intensity dependent (Kerr) refractive index. Linear to third-harmonic (TH) conversion efficiency is evaluated based on the phase-mismatched condition. The enhanced self-mode-locking (SML) effect over a typical three-level laser is predicted, which will stimulate further investigations of pulse duration shortening by structures with multiple harmonic levels.

The nonlinear optical properties of semiconductor heterostructures, such as GaAsAl/GaAs alloys, are studied with analytic and numerical methods on the basis of quantum mechanics. Particularly, second and third-order nonlinear optical properties of quantum wells described by the various types of confining potentials are considered within the density matrix formalism. We consider a P&ouml / schl-Teller type potential which has been rarely considered in this area. It has a tunable asymmetry parameter, making it a good candidate to investigate the effect of the asymmetry on the nonlinear optical properties. The calculated nonlinear quantities include nonlinear absorption coefficient, second-harmonic generation, optical rectification, third-harmonic generation and the intensity-dependent refractive index. The effects of the DC electric field on the corresponding nonlinearities are also studied. The results are in good agreement with the results obtained in other types of quantum wells, such as square and parabolic quantum wells. The effects of the Coulomb interaction among the electrons on the nonlinear intersubband absorption are considered within the rotating wave approximation. The result is applied to a Si-delta-doped, square quantum well in which the Coulomb interaction among the electrons are relatively important, since there has been no work on the nonlinear absorption spectrum of the Si-delta-doped quantum well. The results are found to be new and interesting, especially when a DC electric field is included in the calculations.

Ces dix dernières années ont vu l'essor des nanostructures GaN/Al(Ga)N en raison de leur potentiel pour le développement de technologies intersousbandes (ISB) en optoélectronique, et ce dans le spectre infrarouge complet. Ces technologies sont basées sur des transitions électroniques entre des états confinés de la bande de conduction de nanostructures, telles que les puits quantiques, les boîtes quantiques et les nanofils. Les composés III-nitrures sont prometteurs en particulier pour les domaines de la télécommunication ultra-rapide et de l'optoélectronique infrarouge rapide dans la bande 3-5 µm pour deux raisons : un large offset de bande et des temps de vie ISB inférieurs à la picoseconde. De plus, la grande énergie du phonon longitudinal optique du GaN permet d'envisager la réalisation de lasers à cascade quantique THz fonctionnant à température ambiante et de systèmes optoélectroniques ISB fonctionnant dans la bande 5-10 THz, interdite pour le GaAs. Récemment, plusieurs technologies optoélectroniques ISB basées sur le GaN ont été développées, comprenant des photodétecteurs, des switchs, et des modulateurs électro-optiques. Cependant, plusieurs défis restent à relever, en particulier concernant l'extension vers les grandes longueurs d'ondes et l'amélioration des performances des appareils pompés électriquement. Une des difficultés principales opposées à l'extension des technologies GaN ISB vers le lointain infrarouge résulte de la présence d'un champ électrique interne, qui ajoute un confinement supplémentaire, augmentant ainsi la distance énergétique entre les niveaux électroniques dans les puits quantiques. Pour pallier à ce problème, on propose une structure de puits quantique alternative, dont les multiples couches créent un potentiel pseudo-carré. On discute la robustesse de ce design quant aux variations causées par les incertitudes de croissance, et la possibilité de l'intégrer dans des structures nécessitant un transport électronique par effet tunnel résonnant. On décrit également les structures fabriquées par épitaxie par jets moléculaires et présentant de l'absorption de lumière polarisée TM dans la gamme THz. Enfin on propose un design de laser à cascade quantique basé sur ces puits quantiques pseudo-carrés. L'utilisation d'orientations non-polaires est une autre façon possible d'obtenir des potentiels carrés. Dans ce manuscrit, on compare des structures de multi puits quantiques GaN/Al(Ga)N dont les croissances ont été réalisées sur des substrats massifs de GaN orientés a et m. On montre que les meilleurs résultats en termes de propriétés structurales et optiques (interbandes et ISB) sont obtenues pour les structures plan m. On démontre des absorptions ISB à température ambiante dans la fenêtre 1.5-5.8 µm, dont la limite haute est imposée par la seconde harmonique de la bande de Reststrahlen du GaN. Le contrôle de la relaxation des porteurs dans les technologies ISB prend d'autant plus d'importance pour l'ingénierie de ces structures qu'on en augmente les efficacités. L'existence de temps de vie ISB plus longs dans les systèmes confinés latéralement a été démontrée, motivant ainsi les recherches pour intégrer les nanofils en tant qu'élément actif dans les technologies ISB. De plus, le grand rapport de la surface au volume pour les nanofils permet la relaxation élastique des tensions dues aux différences de paramètres de mailles. Cette relaxation augmente la taille de la région active efficace et améliore sa composition, dépassant les limites des systèmes planaires ou des boîtes quantiques. Dans ce manuscrit, on décrit l'observation expérimentale d'absorption de lumière infrarouge polarisée TM attribuée à la transition intrabande s-pz dans des nanodisques GaN/AlN dopés avec du Ge et insérés dans des nanofils de GaN. On compare les résultats obtenus avec les calculs théoriques, qui prennent en compte la distribution en trois dimensions de la tension, les charges de surface et les effets des corps multiples. / GaN/Al(Ga)N nanostructures have emerged during the last decade as promising materials for new intersubband (ISB) optoelectronics devices, with the potential to cover the whole infrared (IR) spectrum. These technologies rely on electron transitions between quantum-confined states in the conduction band of nanostructures –quantum wells (QWs), quantum dots (QDs), nanowires (NWs). The large conduction band offset between III-N compounds, and their sub-ps ISB recovery times make them appealing for ultrafast telecommunication devices and for fast IR optoelectronics in the 3-5 µm band. Furthermore, the large energy of GaN LO phonon (92 meV) opens prospects for room-temperature THz quantum cascade lasers and ISB devices covering the 5-10 THz band, inaccessible to GaAs. A variety of GaN-based ISB optoelectronic devices have recently been demonstrated, including photodetectors, switches and electro-optical modulators. However, a number of issues remain open, particularly concerning the extension towards longer wavelengths and the improvement of electrically pumped devices performance. One of the main challenges to extend the GaN-ISB technology towards the far-IR comes from the polarization-induced internal electric field, which imposes an additional confinement that increases the energetic distance between the electronic levels in the QWs. In order to surmount this constraint, I propose alternative multi-layer QW designs that create a pseudo-square potential profile. The robustness of the designs in terms of variations due to growth uncertainties, and the feasibility of their integration in devices architectures requiring resonant tunneling transport are discussed. Experimental realizations by molecular-beam epitaxy displaying TM-polarized THz absorption are presented. A quantum cascade laser design incorporating pseudo-square QWs is introduced. An alternative approach to obtain square potential profiles is the use of nonpolar orientations. In this thesis, I compare GaN/Al(Ga)N multi-quantum wells grown on a and m nonpolar bulk GaN showing that the best results in terms of structural and optical (interband and ISB) performance are obtained for m-plane structures. Room-temperature ISB absorption in the range of 1.5–5.8 µm is demonstrated, the longer wavelength limit being established by the second order of the Reststrahlen band in GaN. As ISB devices are pushed towards higher efficiencies, the control of carrier relaxation becomes a key aspect for device engineering. Longer intraband lifetimes have been proven to exist in laterally confined systems, which motivates studies to incorporate NWs as active elements in ISB devices. Furthermore, the large NW surface-to-volume ratio allows misfit strain to be elastically released, extending the viable active region size and composition beyond the limits of planar systems or QDs. In this thesis, I report the experimental observation of TM-polarized IR absorption assigned to the s-pz intraband transition in Ge-doped GaN/AlN nanodisks inserted in self-assembled GaN NWs. Results are compared with theoretical calculations accounting for the 3D strain distribution, surface charges and many-body effects.STAR

Ce mémoire résume des efforts dans la conception électronique, la croissance épitaxiale et la caractérisation des puits quantiques GaN/Al(Ga)N qui constituent la région active des composants inter-sous-bande (ISB) à base de semi-conducteurs nitrures pour l'optoélectronique dans l'infrarouge proche, moyen et lointain. Le dessin des puits quantiques GaN/Al(Ga)N pour ajuster la longueur d'onde d'absorption dans le spectre infrarouge a été réalisé en utilisant la méthode k.p à 8 bandes du logiciel Nextnano3 pour la résolution des équations de Schrödinger-Poisson. Les structures ont été synthétisées par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma (PAMBE). Les problèmes de gestion de la contrainte qui apparaissent liés au désaccord de maille pendant la croissance épitaxiale des hétérostructures GaN/Al(Ga)N ont été investigués par combinaison de techniques in-situ et ex-situ. La couche tampon optimale, la teneur en aluminium et les mécanismes de relaxation pendant la croissance par PAMBE ont été déterminés. Pour obtenir une absorption ISB efficace, on a besoin de niveaux élevés de dopage au silicium dans le puits quantiques, situation dans laquelle les théories à une particule conduisent à des déviations significatives par rapport aux résultats expérimentaux. Donc une étude du dopage au silicium des super-réseaux GaN/Al(Ga)N pour les régions spectrales infrarouges proche et moyen est présentée. Ce travail contient aussi une contribution à la compréhension de la technologie de photodétection à cascade quantique. Des résultats importants tels que l'obtention de photodétecteurs cascade fonctionnant à 1.5 µm et dans la plage spectrale de 3-5 µm sont démontrés. Finalement, on décrit la première observation de l'absorption ISB dans l'infrarouge lointain (4.2 THz) utilisant des nanostructures à base de semi-conducteurs nitrures. / This work reports on electronic design, epitaxial growth and characterization of GaN/Al(Ga)N quantum wells which constitute the active region of intersubband (ISB) devices for near-, mid- and far-infrared. The design of the GaN/Al(Ga)N quantum wells to tune the ISB transitions in the infrared spectrum was performed using the 8-band k.p Schrödinger-Poisson Nextnano3 solver. The investigated structures were synthesized using plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). The strain issues arising due to the lattice mismatch during the epitaxial growth of GaN/Al(Ga)N heterostructures are investigated by combination of in-situ and ex-situ techniques. The optimal buffer layer, Al content and relaxation mechanisms during the PAMBE growth are determined. Achieving efficient ISB absorption at longer wavelengths requires heavy silicon doping of the quantum wells, so that the single-particle theory leads to a large discrepancy with the experimental results. Therefore, a study of silicon doping of GaN/Al(Ga)N superlattices for near- and mid-infrared spectral region are presented. This work also contributes to a better understanding of the infrared quantum cascade detector technology. Relevant achievements of room-temperature detection at 1.5 µm and 3-5 µm spectral range are demonstrated. Finally, the first observation of far-infrared (4.2 THz) ISB absorption in III-nitrides is reported.

In this thesis we present a study about strong light-matter interaction in a broad single GaAs/AlGaAs quantum well representing a 3-level system. In particular we investigate the AC-Stark effect, where we observe in THz absorption spectra an Autler-Townes splitting as well as a Mollow-triplet. Compared to previous work, we showed for the first time an all-THz pump-probe experiment in the THz regime below the Reststrahlenband. Furthermore, we observe a strong frequency shift in the absorption energy of the first intersubband transition depending on the charge carrier density in the quantum well. The Autler-Townes splitting as well as the absorption frequency shift can be potentially exploited for THz-modulation applications. Beyond nonlinear optics many interesting effects occur in the strong light-matter interaction regime such as Rabi oscillations, coherent population trapping, lasing without inversion, electromagnetically induced transparency (EIT) and the AC-Stark effect. Our quantum well represents a 3-level system in which we investigate a splitting behaviour in the absorption spectrum of the first and second intersubband transition. Especially a splitting for the first intersubband transition is predicted also for electromagnetically induced transparency, while the second intersubband transition is pumped with a strong varying electric field. Naturally, a fundamental question is, how to distinguish EIT and an Autler-Townes duplet since both result in a spectrally transparent window. The method of choice for investigations combines narrowband pulses in the THz range provided by a free-electron laser and broadband THz pulses generated in a GaP crystl within a THz time-domain spectroscopy setup. In this unique configuration we perform time-resolved pump and probe spectroscopy experiments by pumping resonantly the second intersubband transition at 3.4 THz to induce a splitting of the second and third subband. Broadband THz pulses then probe an absorption splitting of about 0.2 THz related to the first intersubband transition at ≈ 2.3 THz as well as a splitting of the second intersubband transition (Mollow triplet). Analyzing experiments and using a theoretical criteria to distinguish EIT and Autler-Townes splitting, we conclude to observe an Autler-Townes doublet instead of an EIT effect. / In dieser Arbeit berichten wir über die starke Licht-Materie Wechselwirkung in 3-Niveau system anhand eines einzelnen, breiten GaAs/AlGaAs Quantentopfes. Insbesondere untersuchen wir den AC-Stark Effekt und beobachten eine Aufspaltung des Absorptionsspektrums durch das Autler-Townes Dublett und das Mollow Triplett. Im direkten Vergleich mit vorangegangenen Arbeiten zeigen wir zum ersten Mal ein reines THz Anrege-Abfrage Experiment mit Frequenzen unterhalb des Reststrahlenbandes. Weiterhin beobachten wir eine starke Frequenzverschiebung der Absorptionsenergie des ersten Intersubbandübergangs in Abhängigkeit von der Ladungsträgerdichte im Quantentopf. Sowohl das Autler-Townes Dublett als auch die Verschiebung der Absorptionsfrequenz ermöglichen potentielle Anwendung im Bereich der THz-Modulation. Im Bereich der starken Licht-Materie Wechselwirkung sind viele interessante Effekte beobachtbar wie Rabi Oszillationen, coherent population trapping, Lasern ohne Inversion, elektromagnetisch induzierte Transparenz (EIT) und der AC-Stark Effekt. Unser Quantentopf stellt ein 3-Niveau System dar, in welchem wir eine Aufspaltung der Absorption bezüglich des ersten und zweiten Intersubbandübergangs beobachten. Insbesondere für den ersten Intersubbandübergang ist auch eine Absorptionsaufspaltung durch den EIT Effekt vorhergesagt, während der zweite Intersubbandübergang durch ein starkes, elektrisches Wechselfeld angeregt wird. Es stellt sich dann die Frage, wodurch sich die Effekte EIT und Autler-Townes splitting unterscheiden, weil beide durch ein spektrales transparentes Fenster gekennzeichnet sind. Die von uns gewählte Methode verknüpft schmalbandige, starke elecktrische Wechselfelder im THz-Bereich eines freien Elektronen Lasers und breitbandigen THz-Pulsen, welche durch nichtlineare optische Effekte in einem THz Zeit-Bereichs Spektroskopie Aufbaus erzeugt werden. In dieser einzigartigen Konfiguration führen wir zeitaufgelöste Anrege-Abfrage Spektroskopie Experimente durch, in dem wir den zweiten Intersubbandübergang bei 3, 4 THz nahezu resonant anregen und das zweite und dritte Subband aufspalten. Mit breitbandigen THz Pulsen fragen wir dann die Absorptionsaufspaltung von ca. 0, 2 THz des ersten Intersubbandübergangs bei ≈ 2, 3 THz und des zweiten Intersubbandübergangs (Mollow-Triplett) ab. Nach Auswerten der Experimente und theoretischer Kriterien für die Unterscheidung zwischen EIT und Autler-Townes splitting schlussfolgern wir, ein Autler-Townes Dublett zu beobachten.