Kommerzielle Messapparaturen für die optische Kohärenztomographie profitieren von den einzigartigen Eigenschaften von breitbandigen Quantenpunkt-Superlumineszenzdioden (engl. quantum dot superluminescent diodes (QDSLDs)). Die Lichterzeugung tritt hier am Übergang von spontaner zu stimulierter Emission auf, welches dem Bereich der verstärkt-spontanen Emission entspricht. Die zu Beginn spontan emittierten Photonen werden bei ihrer Propagation im Wellenleiter durch stimulierte Emissionsprozesse verstärkt. Mittels geeigneter Wahl von Wellenleitergeometrie und Gewinnmedium, hier Quantenpunkte, werden große spektrale Breiten von einigen Terahertz mit gleichzeitig hoher, räumlicher Kohärenz realisiert. Der Einsatz von sogenannten Zwei-Photonen Absorptionsdetektoren zur Messung von zeitlichen Korrelationen ermöglicht Auflösungen von einigen Femtosekunden und erlaubt somit auch Korrelationsstudien von terahertz-breiten QDSLDs. Aber auch aus theoretischer Sicht stellt die Charakterisierung der verstärkt spontanen Emission von QDSLDs und deren photon-statistischen Eigenschaften ein interessantes und herausforderndes Forschungsprojekt dar. Gerade im Hinblick auf einen ganz bestimmten Temperaturbereich zeigen diese Bauelemente ein ungewöhnliches Verhalten bzgl. der zeitlichen Feld- und Intensitätskorrelation. Während die Feldkorrelation hochgradig inkohärent mit einer spektralen Breite von einigen THz ist, lässt sich eine Reduktion der Intensitätskorrelation von 2 nach 1.33 bei einer Temperatur von T=190K im Labor beobachten. Dieses Experiment wurde in der AG Halbleiteroptik von Prof. W. Elsäßer an der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt. Das Auffinden einer physikalischen Erklärung für die Beobachtung dieses hybrid-kohärenten Lichtes, welches gleichzeitig inkohärent in der Korrelation erster und kohärent in der Korrelation zweiter Ordnung ist, stellt das Ziel dieser Dissertation dar.

Im ersten Schritt postulieren wir zunächst einen Quantenzustand des emittierten Lichts einer QDSLD und vergleichen die theoretischen mit den experimentellen Ergebnissen. Es zeigt sich, dass der multimodige, phasenverschmierte, gaußsche Zustand die experimentellen Daten sehr gut wiederspiegelt. Im zweiten Schritt stellen wir eine mikroskopische Theorie der verstärkt-spontanen Emission vor um eine Erklärung für die temperaturabhängige Rauschunterdrückung von breitbandigen QDSLDs zu finden. Diese berücksichtigt unterscheidbare Quantenpunkte, die sich in einem stark absorbierenden Bulk-Material, dem Wellenleiter, befinden. Geneigte und antireflexbeschichtete Austrittsfacetten sorgen für eine Unterdrückung longitudinaler Moden. Sie werden durch Strahlteiler modelliert, welche das interne Feld an die äußere Umgebung koppeln. Aufgrund der spektralen Eigenschaften von QDSLDs wird das breitbandige Licht innerhalb des Wellenleiters durch ein multimodales, elektrisches Feld beschrieben. Diese multimodale Quantentheorie liefert Ratengleichungen für die optischen Leistungsdichten sowie Niveaubesetzungen des inhomogenen Ensembles der Quantenpunkte. Mit Hilfe des Input-Output Formalismus bestimmen wir das optische Spektrum, welches durch eine Faltung des internen Photonenspektrums mit einer Lorentz'schen Antwort gegeben ist. Ein Vergleich dieses wichtigen Ergebnisses mit den experimentellen Daten zeigt gute Übereinstimmung. Des Weiteren untersuchen wir den zentralen Kohärenzgrad zweiter Ordnung mit Hilfe unserer Quantentheorie. Dabei wird eine Reduktion innerhalb eines bestimmten Bereiches der Verstimmung beobachtet. Die gewonnenen Ergebnisse lassen die Interpretation des Phänomens von hybrid-kohärenten Licht aus einer rein quantenoptischen Perspektive zu.