Cavity polariton optomechanics: Polariton path to fully resonant dispersive coupling in optomechanical resonators
半导体纳米结构中的共振光弹耦合为光机械谐振器中强烈增强的光-声相互作用开辟了新的前景。然而，一个潜在的问题是当接近谐振时，由耗散引起的腔Q因子的降低。在这封信中，我们表明，光-物质过程中的腔极化激元调解克服了这一限制，允许一个强烈增强的光子-声子耦合没有显着的寿命减少强耦合制度。设想在PetaHz/nm范围内的巨大光机耦合因子，比由腔镜的机械位移产生的反作用大三个数量级。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonequilibrium Polaritonics - Nonlinear Effects and Optical Switching
我们报道了极化激元的非平衡态理论描述，并提出了由于高度非线性极化激元引起的超快全光开关。利用外加激光对金纳米颗粒内的电子能带结构进行了修饰。金颗粒耦合到一个单模光子波导，我们推导出一个强大的传输减少的开关起源于建立量子干涉与有限的寿命。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Abundance of cavity-free polaritonic states in resonant materials and nanostructures
各种物质激发和光学模式之间的强耦合最近显示出改变激发态和基态中的化学反应速率的潜力。基态化学反应速率的改变通常是通过将有机分子的振动模式耦合到外部光学腔的真空场来报道的，例如由两个金属镜制成的平面法布里-珀罗微腔。然而，使用外部腔来形成极化激元状态可能：（i）限制此类系统的可能应用范围，并且（ii）是不必要的。在这里，我们强调了使用材料本身维持的光学模式来自耦合到它们自己的电子或振动共振的可能性。通过追踪相应的色散关系在复杂的频率平面的根，我们表明，电子和振动极化激元是自然的本征态的散装和纳米结构的谐振材料，不需要外部腔。几个具体的例子，如激子材料的平板和真空中的球形水滴显示达到这种无腔自强耦合的制度。在简单和自然的结构中的丰富的无腔极化激元的问题，它们的相关性和潜在的实际重要性的极化激元化学，激子输运和改性材料的性能的新兴领域。
2020-10-15 physics.optics
Optomechanics with Cavity Polaritons: Dissipative Coupling and Unconventional Bistability
我们研究了一个由光机械谐振腔和一个与量子阱中激子跃迁强耦合的腔模组成的混合系统。我们发现，由于腔光子和激子态的混合，出射准粒子-极化激元-具有色散和耗散性质的力学模式的耦合。我们计算了极化激元模的占据率，揭示了由于耗散耦合而偏离常规克尔非线性或色散耦合情况的极化激元行为。所描述的系统作为一个很好的候选人，为未来的极化激元器件和固态量子信息处理。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-dimensional Infrared Spectroscopy of vibrational polaritons of molecules in an optical cavity
分子振动与红外腔模的强耦合通过产生修饰的极化激元态来影响它们的性质。我们展示了如何通过改变腔耦合强度来控制单振动和双振动极化激元流形，并通过时域双量子相干性（DQC）来探测。对$N-methylacetamide$（NMA）的酰胺-I（$CO$）和酰胺-II（$CN$）键振动进行了应用。
2016-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity exciton-polaritons in two-dimensional semiconductors from first principles
二维半导体微腔可以形成激子-极化激元，是探索和操纵光与物质相互作用的一种很有前途的方法。本文利用第一性原理传播子方法研究了二维激子与金属腔光子的耦合。激子-光子耦合的强度的特征在于其拉比分裂为两个激子-极化激元，这可以通过腔厚度来调节。在phosporene腔中实现了128 meV的最大分裂，而在单层hBN器件中预测了约440 meV的显著值。在WS $_2$微腔中得到的Rabi分裂与最近的实验非常一致。目前的方法可以帮助预测和提出潜在的设置捕获强大的二维激子极化激元凝聚。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dispersion of third-harmonic generation in ultrastrongly coupled organic cavity polaritons
有机腔极化激元是由有机分子激子与光子在微腔中的强相互作用而产生的玻色准粒子。利用角度分辨反射三次谐波测量技术，对腔极化激元共振附近三次谐波的色散特性进行了实验研究。此外，三步非线性光学传输矩阵模型被用来模拟的三次谐波产生的总和状态色散的非线性系数，其中包括混合激子-光子极化激元状态。角度相关实验和模型计算结果一致，揭示了当三次谐波波长在上极化激元态附近时，三次谐波的输出会共振增强。极化激元色散的类激子分支上的增强程度更高。较低的极化激元增强的三次谐波产生是没有实验观察到的，由于在较长的波长，这也是与非线性传输矩阵建模的耦合不足。这些结果表明，总和状态的非线性色散是描述的过程，这意味着极化激元状态是在一个完整的一组状态形成的非线性光学响应的微扰计算的基础上的条款。研究结果还表明了通过入射角调谐实现波长捷变非线性光学响应的可能性。
2018-10-05 physics.optics
Mechanisms of the Intensity Dependent Refractive Index in Ultrastrongly Coupled Organic Cavity Polaritons
有机极化激元材料的非线性光学响应由于其增强的、可控的非线性响应以及在新型光学器件如紧凑型光子源、光学和量子信息器件等方面的潜力而受到越来越多的关注。利用不同波长和入射功率下的z扫描，研究了超强耦合有机腔极化激元在低极化激元带附近的非线性光学色散。我们表明，高达150倍的增强的非线性响应相比，腔少的有机膜产生的强度依赖性极化激元共振频率偏移（“蓝移”）。因此，我们发现，这些z-扫描数据只能描述的几个条款的幂级数展开强度，其各自的贡献取决于功率加宽和失谐从较低的极化激元带。我们进一步表明，非线性响应可以定量描述的三能级分子量子模型耦合到腔中的饱和减少拉比分裂，从而占较低的极化激元带的观察到的蓝移。
2021-03-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic switching of self-hybridized exciton-polaritons in CrSBr photonic crystal slabs
ITMO University（ITMO大学）；Tongji University（同济大学）
研究CrSBr光子晶体板中自杂化激子极子的磁性调控，揭示极子群速度方向可逆转变，为磁控极子传输提供新平台。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of the exceptional point in cavity magnon-polaritons
磁振子极化激元是由磁振子和光子之间的强耦合产生的混合轻物质准粒子。它们已成为实现量子换能器和存储器的潜在候选者。由于光子和磁振子的阻尼，极化激元的寿命有限。然而，稳定的磁振子极化激元态可以通过泵浦和损耗之间的动态平衡来达到，因此本征非平衡系统可以用非厄米哈密顿量来描述。在这里，我们设计了一个可调谐腔量子电动力学系统与一个小的铁磁球在微波腔和工程的光子和磁振子的耗散，以创建腔磁振子极化激元具有非厄米谱简并。通过调节磁振子-光子耦合强度，我们观察到了极化激子相干完全吸收，并证明了在例外点处的相变。我们的实验为研究腔磁振子极化激元的非厄米物理提供了一个新的宏观量子平台。
2017-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Directing random lasing emission using cavity exciton-polaritons
随机激光是一种发生在具有光学增益的无序结构中的有趣现象。在这种激光器中，光的光的散射为激光作用提供了必要的反馈。由于光散射，随机激光系统在所有方向上发射，与常规激光器的定向发射相反。虽然在某些情况下可能需要这种特性，但大多数应用仍然需要控制发射方向性。此外，众所周知，腔激子-极化激元的激发具有内在的方向性。作为激子态和腔模的叠加的腔极化激元的每个波长（能量）对应于明确定义的传播方向。我们证明，在这篇文章中，耦合发射的二维随机激光与腔极化激元共振允许控制的随机激光的发射方向。这导致定向随机激射，其相对于微腔轴的发射角可以通过改变腔失谐而在大范围的角度内调谐。在这项工作中实验达到的发射角为15.8 $^\circ$和22.4 $^\circ$。
2020-01-30 physics.optics
Topologically protected subradiant cavity polaritons through linewidth narrowing enabled by dissipationless edge states
本文提出利用一维原子阵列的拓扑带隙和无耗散边缘态，在回音壁模式谐振器中实现线宽极窄、寿命显著延长的亚辐射腔极化激元，为拓扑工程量子态提供新途径。
2023-08-08 physics.optics quant-ph
Controlled Switching of Bose-Einstein Condensation in a Mixture of Two Species of Polaritons
Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）；Department of Physics, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理系）；Department of Electrical Engineering, Princeton University（普林斯顿大学电气工程系）
实验研究了GaAs/AlGaAs微腔中下、上极化激元凝聚随温度的切换现象，发现低温时下支凝聚占优，高温时上支凝聚占优，中间温度出现凝聚不稳定性。
2026-09-17 cond-mat.quant-gas physics.optics
Giant optomechanical coupling and dephasing protection with cavity exciton-polaritons
电子共振可以显著增强腔光学力学中的光子-声子耦合，但是通常由于吸收损耗和由不均匀加宽引起的失相而被避免。我们的实验表明，激子极化激元在半导体微腔使GHz的光力学与单粒子共振耦合达到记录值在10秒的MHz范围。此外，这种共振增强受到拉比间隙的保护，不受非均匀加宽的影响。单极化激元非线性和光机械强耦合制度成为在这个平台上访问。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent polariton dynamics in coupled highly-dissipative cavity quantum electrodynamics
光与物质在单光子和电子量子比特水平上的相干相互作用为非经典信息处理提供了巨大的潜力。针对提高腔的品质因数的努力，在这里，我们证明了强非谐性的极化子修饰状态通过暗态共振在一个高耗散腔。结果表明，当光子场耦合到辅助高$Q$腔中时，即使玻色子衰变与相互作用的速率比超过$10^{2}$，腔中单个量子发射体也会发生真空拉比振荡.此外，在这种高耗散的腔量子电动力学系统中，可以观察到光子阻塞现象。该研究为克服退相干和提高极化激元量子比特的相干操作提供了一个很有前途的平台。
2014-05-14 physics.optics quant-ph
Cavity-induced Non-Adiabatic Dynamics and Spectroscopy of Molecular Rovibrational Polaritons studied by Multi-Mode Quantum Models
本文从理论上研究了在由一个单振双原子分子组成的模型系统中形成的振转极化激元的量子动力学和光谱学，该模型系统与光学法布里-珀罗腔的两个简并正交偏振模相互作用。我们采用了一个有效的转振Pauli-Fierz哈密顿长度规范表示和识别三个国家的振动极化激元锥形交叉点（VPCI）之间的单激发振动极化激元状态在二维角坐标分支空间。上下振动极化激元具有混合光-物质杂化特性，而中间态则具有纯光子性质。VPCI为单激发振动极化激元之间的布居转移提供了有效的通道，在转动密度中表现出丰富的干涉图样。在光谱上，当外加红外激光场同时耦合到分子模和腔模时，发现了三个明亮的单激发态。非平凡的VPCI拓扑表现为显着的多峰进展中的光谱区域的上振动极化激元，这可以追溯到出现的光振动极化激元光物质混合态。实验上普遍存在的腔模自发发射引起强度耗散降低和峰展宽，主要影响纯光子中间态峰以及振子-极化激元过程。
2022-06-30 physics.chem-ph physics.optics
Spin multistability of cavity polaritons in a magnetic field
从理论和实验上研究了磁场中共振激发腔极化激元系统的自旋跃迁。在这个玻色子系统中的弱对相互作用，使可能的快速和大量的自旋翻转发生在临界振幅，由于振幅相关的本征态的位移和塞曼分裂之间的相互作用。凝聚体的主导自旋可以通过仅调节泵浦强度来来回切换，这为在皮秒时间尺度上的极化激元凝聚体的超快速自旋切换开辟了道路。
2013-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity Jahn-Teller Polaritons in Molecules
本研究探讨了腔Jahn-Teller极化激元的形成机制，揭示了其混合圆偏振特性源于分子振动耦合，并展示了偏振方向随频率变化且与驱动场偏振不一致的现象。
2022-10-28 physics.chem-ph physics.optics
Optical spin Hall effect pattern switching in polariton condensates in organic single-crystal microbelts
本研究在纯DPAVBi有机单晶微带的激子-极化激元体系中演示了光学自旋霍尔效应及其对称性切换，揭示了光子自旋轨道耦合导致的圆偏振发射分离，并发现激光阈值以上因横向量子化引发的图样变化，为拓扑极化激元学应用提供了新平台。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz cavity magnon polaritons
该研究首次在室温反铁磁绝缘体NiO中，利用Fabry-Pérot腔和太赫兹时域光谱在高于1 THz频率下实现强光子-磁振子耦合，观察到真空Rabi劈裂，为太赫兹反铁磁自旋电子学和腔磁振子学提供了新平台。
2023-08-20 physics.optics
Generalized Bloch's Theorem for Cavity Exciton Polaron-Polaritons
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究极子极化子在强耦合下的色散关系和光学响应，通过广义Bloch定理揭示晶格动量守恒下的新物理机制。
2026-04-24 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Slow reflection and two-photon generation of microcavity exciton-polaritons
我们将极化激元共振注入微腔，并在时间和空间上跟踪它们，因为它们感受到腔梯度引起的力。这是一个“慢反射”的例子，因为极化激元，可以被看作是重整化的光子，减速到零速度，然后以相反的方向移动回来。这些测量准确地测量了我们样品中极化激元的寿命，其为180 $\pm$ 10 ps，对应于135 ps的腔泄漏时间和320，000的腔$Q$。这种长寿命的极化激元在这些楔形微腔中传播毫米。此外，我们产生的极化激元由双光子激发直接进入极化激元状态，允许调制的双光子吸收的极化激元凝聚体的可能性。
2014-08-07 physics.optics
Boosting Entanglement Between Exciton-Polaritons with On-Off Switching of Josephson Coupling
我们表明，适当的开关开关耦合半导体微腔中的激子-极化激元之间的约瑟夫森耦合可以揭示与最近提出的方法，从根本上提高了系统的非线性产生纠缠的全部能力。通过耦合的这种简单调制实现的改进与其保持恒定的情况相比是实质性的。所建议的程序预计也将在其他研究领域，在非线性相互作用玻色子遇到的应用。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Room temperature cavity polaritons with 3D hybrid perovskite - Towards low-cost polaritonic devices
混合卤化物钙钛矿现在被认为是用于当代光致发光和纳米光子学研究的低成本材料。特别是，由于这些材料可以进行溶液处理，它们代表了获得低成本器件的巨大希望。虽然在过去已经证明了2D层状混合钙钛矿用于在室温下操作的极化激元器件的潜力，但是对于该特定应用，3D钙钛矿的潜力已经被探索得少得多。在这里，我们报告了强激子光子耦合与三维溴混合钙钛矿。在室温下，在含有大面积旋涂$CH_3NH_3PbBr_3$薄膜的3 $λ$/2平面微腔中，通过反射率和光致发光实验研究了腔极化激元。一个微腔品质因数为92，并测量了70 meV的大拉比分裂。这一结果为在室温下操作的低成本极化激元器件铺平了道路，由于3D混合钙钛矿具有良好的传输特性，因此可能是电可注射的。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Whispering gallery quantum well exciton polaritons in an Indium Gallium Arsenide microdisk cavity
本文首次在砷化铟镓量子阱填充的砷化镓微盘腔中观测到回音壁激子极化激元，通过温度和半径调谐测得5–10 meV拉比劈裂，并建立解析量子模型，高功率下进一步实现极化激元激射。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Intersubband polaritonic metasurfaces for high-contrast ultra-fast power limiting and optical switching
本文通过协同优化半导体异质结构材料与光子纳米结构，研制出超快极化激元超表面功率限制器，在实验中实现了创纪录的54%反射对比度，并指出全电介质超表面有望将对比度提升至94%。
2024-03-23 physics.optics quant-ph
Suppression of space broadening of exciton polariton beams by Bloch oscillation effects
从理论上研究了激子极化激元在不同光子势作用下的输运。通过有限元模拟计算了光子势与腔层厚度的关系。理论分析和数值计算表明，腔光子势与腔层厚度成正比，其系数约为$1.8$ meV/nm。此外，周期性和线性光子势被认为是控制输运的激子极化激元在弱场和强场泵浦的情况。在这两种情况下，周期势本身不能有效地抑制腔光子和激子的无序势的散射以及激子-激子的非线性相互作用。当腔中光子加上线性势时，极化激元输运呈现布洛赫振荡行为。重要的是，极化激元布洛赫振荡可以有效地抑制由无序势和激子-激子非线性相互作用引起的空间展宽，这对极化激元电路的设计是非常有益的。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological charge switching in trapped polariton condensates
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术研究院）；Gachon University（伽倻大学）
该研究在囚禁于光子晶体连续域束缚态的极化激元凝聚体中，通过调节激发功率利用极化激元蓝移实现拓扑电荷切换，为光学控制拓扑电荷提供了新平台。
2026-09-02 cond-mat.quant-gas physics.optics
Non-reciprocal Cavity Polariton with Atoms Strongly Coupled to Optical Cavity
本文实验展示了多原子与法布里-珀罗腔强耦合的手性腔QED系统，通过极化原子内态打破时间反演对称性，在线性区实现单光子级超过30 dB的光学隔离，并验证了零磁场工作和隔离方向可重构性，非线性区还观察到非互易非经典统计。
2023-04-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scattering theory of frequency-entangled biphoton states facilitated by cavity polaritons
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Wake Forest University（维克森林大学）
本文提出一种散射理论，研究频率纠缠光子对与腔极子和双极子态的相互作用，分析其对联合光谱幅度的影响，并强调腔体过滤效应。
2026-01-29 physics.optics quant-ph
Switching off microcavity polariton condensate near the exceptional point
增益和损耗调制在自然界中普遍存在。当本征向量和本征值合并时会出现一个例外点，这在物理系统中可以通过设计增益和损耗系数来实现，从而导致各种各样的反直觉现象。在这项工作中，我们证明了在双势阱中的激子极化激元凝聚体中存在一个例外点。值得注意的是，在例外点附近，位于一个势阱中的极化激元凝聚物可以通过在另一个势阱中的附加光激发而被关闭，该附加光激发具有非常低（远低于阈值）的激光功率，这令人惊讶地引起系统中的附加损耗。增加附加激光器的功率导致增益再次在两个势阱中占主导地位的情况，使得极化激元在两个势阱中以几乎相同的密度重新凝聚。我们的结果提供了一个简单的方法来光学操纵双势阱结构中的极化激元激光过程。将这种构型推广到复杂势阱晶格中，为探索非平衡多体系统中的高阶例外点和非厄米拓扑光子学提供了令人兴奋的前景。
2021-01-23 physics.optics
Coupling and Decoupling of Polaritonic States in Multimode Cavities
我们证明了一种新的类型的过渡内的强耦合制度，它改变了多模腔中的耦合机制。我们表明，这种转变大大修改了描述极化激元的哈密顿量，使得不同的腔模式要么通过材料纠缠，要么完全解耦。这种解耦转变的发生是由于材料中的耗散与有限群速度之间的竞争，有限群速度控制着信息在腔体和分子之间的传播。结果表明，在腔量子电动力学中通常不考虑的光速对腔极化激元的形成及其动力学行为起着至关重要的作用。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic crystals for ultrafast nanophotonics: Optical switching of surface plasmon polaritons
我们证明，表面等离子体激元的色散在周期性穿孔的金膜可以有效地操纵飞秒激光脉冲的波长远离本征共振的金。使用时间和频率分辨的泵浦探测技术，我们观察到移动的等离子体极化激元共振的响应时间从200到800 fs取决于探测光子的能量，通过它，我们获得了全面的洞察电子动力学在金。我们发现，在0.5 mJ/cm ^2的中等泵浦能量密度下，光学光谱中的伍德异常在差分透射和反射中提供了显著的共振，其幅度高达3%。
2011-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Control over cavity exciton polaritons in monolayer semiconductors
本研究通过将TMD异质结与光子晶体纳米腔强耦合，利用静电门控调控掺杂水平，实现二维激子极化激元的电学调控及弱到强耦合的连续转变，为相关物理研究和器件应用奠定基础。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spoof polariton enhanced modal density of states in planar nanostructured metallic cavities
纳米结构金属表面上的欺骗表面模式已知具有依赖于周期性图案的几何特征的可定制的色散。在这里，我们研究欺骗等离子体激元色散的隔离光栅和光栅平面镜腔配置。利用散射矩阵方法得到了腔中的欺骗极化激元色散，并引入了相关的微分模态密度，得到了模式色散并对腔极化激元模式进行了分类。光栅镜腔几何形状是平面接地平面上方的周期性纳米结构金属的示例。这里讨论的属性是相关的应用范围从薄的电磁完美吸收近场辐射传热。
2014-05-16 physics.optics quant-ph
A versatile platform for gas-phase molecular polaritonics
本文提出一种气相分子极化激元通用平台，通过在低温缓冲气体池中增强甲烷与Fabry-Pérot腔的集体耦合，实现了单模到多模耦合调控及室温极化激元演示，为强腔耦合下研究简单分子过程提供了高度实验控制。
2023-10-19 physics.chem-ph physics.optics
Observation of tunable topological polaritons in a cavity waveguide
该研究在金属腔波导中嵌入微波螺旋谐振器二聚化链，通过改变腔宽调谐光-物质耦合，实验观测到可调谐拓扑极化激元及含三个临界点的新型拓扑相变。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity Optomechanics with Polariton Bose-Einstein Condensates
我们报道了一个由两能级原子耦合到腔场限制的光模和振动模的混合量子固态系统的实验研究。在这个结合腔量子电动力学和腔光力学的系统中，量子阱中的激子扮演二能级原子的角色，与光场强耦合，产生混合极化激元态。平面光学微腔是横向微结构的，使得极化激元可以被限制在线、3D陷阱和陷阱阵列中，为极化激元能量提供额外的调谐自由度。当增加非共振激光激发功率时，观察到极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚。用附加的弱激光探针进行的光机械诱导放大型实验清楚地识别了这些玻色-爱因斯坦凝聚体与限制在相同腔中的20~GHz呼吸样振动的耦合。在单连续波非共振激光激发下，当激光功率超过阱阵列中玻色-爱因斯坦凝聚的阈值时，在玻色-爱因斯坦凝聚体的发射上，伴随着观察到的Mollow-triplet型机械边带，诱导出类似于声子“激光”的机械自振荡.高分辨率光谱光致发光实验的证据表明，这些振动边带分辨线增强时，相邻的陷阱是红色失谐相对于BEC发射在泛音的基本20 GHz的呼吸模式频率。这些结果构成了相干腔极化激元光学力学的第一次演示，并为量子技术，声子激光器和声子-光子双向翻译器的新型混合器件铺平了道路。
2020-01-27 cond-mat.other physics.optics
Entangling cavity-magnon polaritons by interacting with phonons
本文提出通过磁致伸缩引入声子与磁子模式色散耦合，利用声子散射驱动场的边带共振及模式比例优化，实现两个腔-磁子极化激元间的稳态纠缠，为微波量子信息处理和量子计量学提供宏观量子态及频率纠缠光子。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Polariton Creation in Coupled Cavity Arrays with Spectrally Disordered Emitters
本研究探索了含光谱无序发射体的耦合腔阵列作为全光子量子模拟器，利用量子主方程和有效哈密顿量方法分析了极化激元的产生与局域化条件，并引入极化激元参与比和节点参与比两个新度量量化波函数性质，为固态系统腔量子电动力学工程提供了强大工具。
2024-03-26 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Mode switching dynamics in organic polariton lasing
利用二阶累积量方程方法研究了有机微腔中多模极化激元激光的动力学性质。通过观察光子模式占据的时间演化，我们发现，如果在时间积分模式占据中观察到多个激射峰，其原因可能是双模激射或几种模式之间的时间切换。前者发生在一个狭窄的参数范围内，而后者发生得更广泛。我们发现，时间开关的起源是不同的弱耦合和强耦合制度。在弱耦合时，斜率效率是决定性因素，而在强耦合时，斜率效率是本征模和增益谱在泵浦时的变化。这种差异揭示了通过调查的光致发光和动量分辨增益谱。我们的研究结果强调了了解的人口的时间演化的重要性时，表征的多模极化激元系统的激光行为，并显示这些功能之间的弱耦合和强耦合的不同。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
THz-frequency cavity magnon-phonon-polaritons in the strong coupling regime
我们证明了磁振子和声子对太赫兹（THz）频率电磁波的强耦合作用局限于光子晶体（PhC）腔中。我们的腔体由一个二维阵列的空气孔切割成一个混合板的铁电锂铌酸盐（LiNbO $_3$）和铒正铁氧体（ErFeO $_3$），倾斜的反铁磁晶体。LiNbO $_3$中的声子和ErFeO $_3$中的磁振子分别与受限电磁波的电场和磁场分量强耦合。这导致形成新的腔磁振子声子极化激元模式，我们实验观察到的正常模式分裂的频谱和避免交叉的温度-频率图。该腔还具有模式体积$V=3.4\times10^{-3}λ^3\simeq0.5(λ/n)^3$ $μ$ m $^3$，并且可以实现高达1000的Q因子。这些因素促进了太赫兹腔自旋电子学和量子电动力学领域的研究。
2017-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Manipulating type-I and type-II Dirac polaritons in cavity-embedded honeycomb metasurfaces
伪相对论性狄拉克准粒子已经出现在大量的人造石墨烯系统中，这些系统模仿了石墨烯的蜂窝对称性。然而，众所周知，在不改变晶格结构的情况下很难操纵它们的性质。在这里，我们从理论上研究蜂窝超颖表面支持的极化激元，尽管谐振元件的平凡性质，我们揭示了丰富的狄拉克物理源于一个非平凡的绕组在光-物质相互作用。超颖表面同时表现出两种不同的无质量狄拉克极化激元，即I型和II型。通过封闭腔只修改光子环境，人们可以操纵II型狄拉克点的位置，导致性质不同的极化激元相位。这使得人们能够改变出射狄拉克极化激元的基本性质，同时保持晶格结构-这是一种独特的情况，在真实或人造石墨烯系统中没有类似物。因此，利用光子环境将在亚波长尺度上产生未探索的狄拉克物理。
2018-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
On the nature of polariton transport in a Fabry-Perot Cavity
本文通过数值模拟研究法布里-珀罗腔中极化激元的超快弹道输运，发现分子激子输运与腔内局域电磁场演化同步，且输运速率与色散关系预测的群速度吻合，为理解光与激子集体运动提供了直观工具。
2023-10-17 physics.chem-ph physics.optics
Realization of all-optical vortex switching in exciton-polariton condensates
旋涡是表示流体的圆周运动的拓扑对象。由于其额外的自由度，“涡度”，它们在许多物理系统和不同材料中被广泛研究，以获得基本的兴趣和在数据存储和信息处理中的应用。在平面半导体微腔中的非平衡激子-极化激元凝聚体中也观察到了涡旋。在那里，它们自发地出现，或者可以使用环形光激发分布在空间中产生和钉扎。然而，将涡旋状态用于信息处理不仅需要产生涡旋，而且还需要在涡旋产生后对其进行有效控制。在这里，我们展示了一个简单的方法来控制和切换相反的状态之间的本地极化激元涡旋。在我们的方案中，涡度的光学控制和通过发射光的轨道角动量的检测都以稳健和实用的方式实现。
2019-07-06 cond-mat.quant-gas physics.optics
Cavity molecular dynamics simulations of vibrational polariton enhanced molecular nonlinear absorption
最近的实验已经观察到，在集体振动强耦合（VSC）条件下，分子的化学和物理性质可以在光学法布里-珀罗微腔内被修改，并且这种修改目前还没有被理论很好地理解。为了理解这种腔诱导现象的起源，最近的一些研究集中在腔环境对分子子系统的非线性光学响应的影响上。在这里，我们使用最近提出的协议，经典腔分子动力学（CavMD）模拟数值研究的线性和非线性响应的液体二氧化碳在这样的VSC条件下的光脉冲激发。我们发现，施加一个强脉冲的激发低混合轻物质状态，即，较低的极化激元（LP）可导致整体分子非线性吸收，其相对于腔外部的激发增强高达两个数量级。这种极化激元增强的多光子吸收也会导致超短LP寿命（0.2 ps）在强照明下。与通常的极化激元弛豫过程不同--极化激元能量直接转移到单激发振动暗态的流形上--在本机制下，LP将能量直接转移到更高振动激发暗态的流形上;这些高激发暗态随后弛豫到单激发态的流形上，寿命为几十ps。由于目前的机制是通用的性质，我们希望这些数值预测实验观察到不同的分子系统和不同体积的空腔。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Noise-enhanced Ballistic Expansion of Polariton Wave-packets in a Multimode Cavity
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
利用随机多模Tavis-Cummings模型，研究退相噪声如何导致极化激元波包在实空间中的多时间尺度动力学层次，并预测噪声可增强弹道扩展并维持两个数量级以上的时间。
2026-05-27 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Cavity engineering of Hubbard $U$ via phonon polaritons
泵浦-探测实验已经提出了通过用共振中红外激光脉冲驱动红外激活声子来控制电子关联的可能性。在这项工作中，我们研究了两种可能的微观非线性电子-声子相互作用背后的这些意见，即耦合的平方晶格位移的电子密度或双重占有。我们调查是否光子-声子耦合到光腔中的量子化光，使类似的控制电子相关。我们首先表明，在一个黑暗的腔电子相互作用的增加，排除了可能性，$T_c$在超导体中可以通过有效地减少电子-电子排斥通过非线性电子-声子耦合在一个腔。我们进一步发现，在驱动腔，电子相互作用减少。出现了两种不同的制度：（i）强耦合区，其中声子在与反耦合强度成比例的时间显示延迟响应，以及（ii）超强耦合区，其中当共振驱动声子极化激元时响应是立即的。我们进一步确定了一个显着的特点，在电子光谱功能时，电子耦合到声子极化激元涉及的红外激活声子模式，即分裂的抖离带成三个波段。这可以通过角分辨光电子能谱来观察。
2022-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Multiple polaritonic edge states in a Su-Schrieffer-Heeger chain strongly coupled to a multimode cavity
本研究针对与多模腔强耦合的偶极发射体二聚化链，通过积掉光子自由度重构为SSH模型变体，发现强耦合下带隙内边缘态并入极化子体带后，会形成多个具有高效边到边输运、宽频谱范围及强抗位置无序特性的极化子边缘态。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Mirror-induced effects in cavity polaritonics: Influence on edge states
本研究通过玩具模型揭示腔镜边界条件在偶极发射体链中诱导边缘态与拓扑相变，并证明横向镜面可保护边缘态免受强耦合影响。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-optical polariton transistor
虽然光学技术为信息传输提供了最佳解决方案，但光学逻辑仍然需要探索定性的新概念。激子-极化激元是激子和光子之间强耦合的复合粒子，具有极大的非线性、长程相干和抑制散射等特性。在这里，我们展示了一个开关计划的极化激元移动的平面内的微腔，满足所有的要求，全光晶体管。在共振激发下，极化激元密度的非线性增加的功率阈值由弱控制光束改变，获得高达19倍的放大，开关能量在每平方微米阿焦耳的范围内。极化激元在微腔平面中的传播被用来控制第二个空间分离的晶体管的开关，从而为极化激元集成电路的实现开辟了道路。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Theory of Vibrational Polariton Chemistry in the Collective Coupling Regime
我们从理论上证明了化学反应速率常数可以通过耦合分子振动与光腔来显著抑制，表现出集体耦合效应和速率常数的腔频修正。当反应坐标与溶剂分子强耦合时，由于动力学笼效应，反应速率常数减小。我们证明，集体耦合的溶剂的腔可以进一步增强这种动态笼效应，导致额外的抑制的化学动力学。当考虑腔损耗时，这种效应被进一步放大。
2021-07-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.optics
Room-temperature cavity exciton-polariton condensation in perovskite quantum dots
IBM Research Europe – Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Institute of Materials Science of Sevilla, Consejo Superior de Investigaciones Científicas − Universidad de Sevilla (CSIC-US)（塞维利亚材料科学研究所，西班牙国家研究委员会-塞维利亚大学）；Laboratory of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry and Applied Biosciences, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院化学与应用生物科学学院无机化学实验室）；Empa − Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）
研究在室温下利用钙钛矿量子点实现极子凝聚，通过可调谐光学谐振腔中的Gaussian形变形势阱，展示了极子凝聚的超线性强度依赖性和其他特性，为极子器件开发奠定基础。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
