Optical bistability and laserlike emission in a semiconductor microcavity

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 71, Issue 3, 2005, Pages

  Cavigli, Lucia ^a   Gurioli, Massimo ^a  

^a INFM   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARTICLE; ENERGY; FIELD EMISSION; HYSTERESIS; LASER; MATHEMATICAL ANALYSIS; SEMICONDUCTOR;

EID: 15444367304     PISSN: 10980121     EISSN: 1550235X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.71.035317     Document Type: Article

References (46)

1. H. M. Gibbs, Optical Bistability: Controlling Light with Light (Academic, New York, 1985).
2. A. Szöke, V. Daneu, J. Goldhar, and N. A. Kurnit, Appl. Phys. Lett. 15, 376 (1969).
3. R. Bonifacio and L. A. Lugiato, Phys. Rev. A 18, 1129 (1978).
4. H. M. Gibbs, S. L. McCall, and T. N. C. Venkatesan, Phys. Rev. Lett. 36, 1135 (1976).
5. H. M. Gibbs, S. L. McCall, T. N. C. Venkatesan, A. C. Gossard, A. Passner, and W. Wiegmann, Appl. Phys. Lett. 35, 451 (1979).
6. D. Pellat, R. Azoulay, G. Leroux, L. Dugrand, Y. Rafflé, R. Kuszelewicz, and J. L. Oudar, Appl. Phys. Lett. 62, 2489 (1993).
7. S. Hoogland, J. J. Baumberg, S. Coyle, J. Baggett, M. J. Coles, and H. J. Coles, Phys. Rev. A 66, 055801 (2002).
8. C. Weisbuch, M. Nishioka, A. Ishikawa, and Y. Arakawa, Phys. Rev. Lett. 69, 3314 (1992).
9. M. S. Skolnick, T. A. Fisher, and D. M. Whittaker, Semicond. Sci. Technol. 13, 645 (1998); G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Rev. Mod. Phys. 71, 1591 (1999).
10. M. S. Skolnick, T. A. Fisher, and D. M. Whittaker, Semicond. Sci. Technol. 13, 645 (1998); G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Rev. Mod. Phys. 71, 1591 (1999).
11. T. B. Norris, J. K. Rhee, D. S. Citrin, M. Nishioka, and Y. Arakawa, Nuovo Cimento D 17, 1295 (1995); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O' Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995).
12. T. B. Norris, J. K. Rhee, D. S. Citrin, M. Nishioka, and Y. Arakawa, Nuovo Cimento D 17, 1295 (1995); R. Houdré, J. L. Gibernon, P. Pellandini, R. P. Stanley, U. Oesterle, C. Weisbuch, J. O' Gorman, B. Roycroft, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 52, 7810 (1995).
13. O. Lygnes, J. D. Berger, J. P. Prineas, S. Park, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, and S. W. Koch, Solid State Commun. 104, 297 (1997).
14. R. Butté, G. Delalleau, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, J. J. Baumberg, G. Malpuech, A. Di Carlo, A. V. Kavokin, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 65, 205310 (2002).
15. C. Ell, P. Brick, M. Hübner, E. S. Lee, O. Lyngnes, J. P. Prineas, G. Khitrova, H. M. Gibbs, F. Jahnke, M. Kira, S. W. Koch, D. G. Deppe, and D. L. Huffaker, Phys. Rev. Lett. 85, 5392 (2000).
16. P. G. Lagoudakis, M. D. Martin, J. J. Baumberg, G. Malpuech, and A. Kavokin, J. Appl. Phys. 95, 2487 (2004).
17. S. Pau, H. Cao, J. Jacobson, G. Björk, Y. Yamamoto, and A. Imamoǧlu, Phys. Rev. A 54, R1789 (1996).
18. M. Kira, F. Jahnke, S. W. Koch, J. D. Berger, D. V. Wick, T. R. Nelson Jr, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Rev. Lett. 79, 5170 (1997).
19. P. Senellart and J. Bloch, Phys. Rev. Lett. 82, 1233 (1999).
20. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
21. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
22. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
23. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
24. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
25. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
26. P. G. Savvidis, J. J. Baumberg, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. Lett. 84, 1547 (2000); J. J. Baumberg, P. G. Savvidis, R. M. Stevenson, A. I. Tartakovskii, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, and J. S. Roberts, Phys. Rev. B 62, R16247 (2000); R. Houdré, C. Weisbuch, R. P. Stanley, U. Oesterle, and M. Ilegems, Phys. Rev. Lett. 85 2793 (2000); J. Erland, V. Mizeikis, W. Langbein, J. R. Jensen, and J. M. Hvam, ibid. 86, 5791 (2001); G. Messin, J. Ph. Kaar, A. Baas, G. Khitrova, R. Houdré, R. P. Stanley, U. Oesterle, and E. Giacobino, ibid. 87, 127403 (2001); M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le-Si-Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Nature (London) 414, 731 (2001); S. Kundermann, M. Saba, C. Ciuti, T. Guillet, U. Oesterle, J. L. Staehli, and B. Deveaud, Phys. Rev. Lett. 91, 107402 (2003).
27. C. Ciuti, P. Schwendimann, B. Deveaud, and A. Quattropani, Phys. Rev. B 62, R4825 (2000).
28. H. Deng, G. Welsh, C. Santori, J. Bloch, and Y. Yamamoto, Science 298, 199 (2002); G. Weihs, H. Deng, D. Snoke, and Y. Yamamoto Phys. Status Solidi A 201, 625 (2004).
29. H. Deng, G. Welsh, C. Santori, J. Bloch, and Y. Yamamoto, Science 298, 199 (2002); G. Weihs, H. Deng, D. Snoke, and Y. Yamamoto Phys. Status Solidi A 201, 625 (2004).
30. A. Kavokin, G. Malpuech, and F. P. Laussy, Phys. Lett. A 306, 187 (2003); F. P. Laussy, A. Kavokin, G. Malpuech, and P. Bigenwald, Phys. Rev. Lett. 93, 016402 (2004).
31. A. Kavokin, G. Malpuech, and F. P. Laussy, Phys. Lett. A 306, 187 (2003); F. P. Laussy, A. Kavokin, G. Malpuech, and P. Bigenwald, Phys. Rev. Lett. 93, 016402 (2004).
32. T. Baars, M. Bayer, A. Forchel, F. Schäfer, and J. P. Reithmaier, Phys. Rev. B 61, R2409 (2000); A. Huynh, J. Tignon, Ph. Roussignol, C. Delalande, R. André, R. Romestain, and D. Le Si Dang, ibid. 68, 165340 (2003).
33. T. Baars, M. Bayer, A. Forchel, F. Schäfer, and J. P. Reithmaier, Phys. Rev. B 61, R2409 (2000); A. Huynh, J. Tignon, Ph. Roussignol, C. Delalande, R. André, R. Romestain, and D. Le Si Dang, ibid. 68, 165340 (2003).
34. A. I. Tartakovskii, M. Emam-Ismail, R. M. Stevenson, M. S. Skolnick, V. N. Astratov, D. M. Whittaker, J. J. Baumberg, and J. S. Robertset, Phys. Rev. B 62, R2283 (2000).
35. G. Malpuech, A. Kavokin, A. Di Carlo, and J. J. Baumberg, Phys. Rev. B 65 153310 (2002); A. Qarry, G. Ramon, R. Rapaport, E. Cohen, Arza Ron, A. Mann, E. Linder, and L. N. Pfeiffer, ibid. 67, 115320 (2003); P. G. Lagoudakis, M. D. Martin, J. J. Baumberg, A. Qarry, E. Cohen, and L. N. Pfeiffer, Phys. Rev. Lett. 90, 206401 (2003).
36. G. Malpuech, A. Kavokin, A. Di Carlo, and J. J. Baumberg, Phys. Rev. B 65 153310 (2002); A. Qarry, G. Ramon, R. Rapaport, E. Cohen, Arza Ron, A. Mann, E. Linder, and L. N. Pfeiffer, ibid. 67, 115320 (2003); P. G. Lagoudakis, M. D. Martin, J. J. Baumberg, A. Qarry, E. Cohen, and L. N. Pfeiffer, Phys. Rev. Lett. 90, 206401 (2003).
37. G. Malpuech, A. Kavokin, A. Di Carlo, and J. J. Baumberg, Phys. Rev. B 65 153310 (2002); A. Qarry, G. Ramon, R. Rapaport, E. Cohen, Arza Ron, A. Mann, E. Linder, and L. N. Pfeiffer, ibid. 67, 115320 (2003); P. G. Lagoudakis, M. D. Martin, J. J. Baumberg, A. Qarry, E. Cohen, and L. N. Pfeiffer, Phys. Rev. Lett. 90, 206401 (2003).
38. Alessandro Tredicucci, Yong Chen, Vittorio Pellegrini, Marco Börger, and Franco Bassani, Phys. Rev. A 54, 3493 (1996).
39. X. Chen, J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt. 1, 524 (1999).
40. A. Baas, J. Ph. Karr, H. Eleuch, and E. Giacobino, Phys. Rev. A 69, 023809 (2004).
41. M. Gurioli, F. Bogani, D. S. Wiersma, Ph. Roussignol, G. Cassabois, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Rev. B 64, 165309 (2001); M. Gurioli, F. Bogani, D. S. Wiersma, Ph. Roussignol, G. Cassabois, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Status Solidi A 178, 453 (2000).
42. M. Gurioli, F. Bogani, D. S. Wiersma, Ph. Roussignol, G. Cassabois, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Rev. B 64, 165309 (2001); M. Gurioli, F. Bogani, D. S. Wiersma, Ph. Roussignol, G. Cassabois, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Status Solidi A 178, 453 (2000).
43. M. Gurioli, L. Cavigli, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Semicond. Sci. Technol. 19, S345 (2004); M. Gurioli, L. Cavigli, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Status Solidi A 201, 661 (2004).
44. M. Gurioli, L. Cavigli, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Semicond. Sci. Technol. 19, S345 (2004); M. Gurioli, L. Cavigli, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Status Solidi A 201, 661 (2004).
45. D. S. Chemla and D. A. B. Miller, J. Opt. Soc. Am. B 2, 1155 (1985).
46. S. Schmitt-Rink, D. S. Chemla, and D. A. B. Miller, Phys. Rev. B 32, 6601 (1985).