Keldysh field theory for nonequilibrium condensation in a parametrically pumped polariton system
利用Keldysh格林函数方法建立了参量泵浦极化激元的量子场论。通过考虑平均场和高斯涨落，我们发现从高度非平衡相变到光学参量振荡的低能物理过程在许多方面类似于平衡凝聚。特别是，我们表明，这种相变可以与一个有效的化学势，在该系统的玻色子分布函数发散，和一个有效的温度。在平衡系统中，通过将该有效化学势调整到最低正常模式的能量来实现转变。由于职业的模式是可用的，我们确定实验观察到的属性，如发光和吸收光谱。
2016-01-08 cond-mat.quant-gas
Polariton Condensation and Lasing
评述了微腔中极化激元凝聚与半导体腔结构中标准激光的异同。本文还评述了近年来有关“光子凝聚”的实验。
2012-05-25 cond-mat.quant-gas physics.optics
Universality in nonequilibrium condensation of exciton-polaritons
我们研究了一维纳米线中激子-极化激元的凝聚过程，预测了未凝聚激子和凝聚极化激元畴的自发形成。我们证明了一个普遍的标度律的域的密度，这是由于存在于系统中的特征时标之间的竞争。然而，我们发现系统并不遵循标准的Kibble-Gogurek方案的非平衡相变。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Polariton condensation in photonic molecules
我们报道了由两个耦合微柱形成的光子分子中的极化激元凝聚。我们表明，凝聚过程的强烈影响与云的未凝聚激子的相互作用。取决于这些激子在分子内的空间位置，可以在分子的结合和反结合极化激元状态、在亚稳态上触发凝聚，或者可以获得凝聚物到微柱之一中的完全转移。我们的研究结果突出了松弛动力学在缩合过程中发挥的关键作用。
2011-10-03 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Detecting Bose-Einstein condensation of exciton-polaritons via electron transport
研究了电流作用下半导体微腔中激子-极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚。我们提出，通过在腔体内嵌入一个量子点p-i-n结，通过器件的隧穿电流可以揭示由于光子与凝聚极化激元一一对应的凝聚特征。这种装置还可以用来观察两个凝聚体的序参量的相位干涉。
2009-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Ultra-low threshold polariton condensation
我们证明了凝聚的微腔极化激元与一个非常尖锐的阈值发生在两个数量级的泵浦强度比以前的示威凝聚。长的腔寿命和捕获和泵浦的几何形状是实现这种低阈值的关键。极化子凝聚，或“极化子激光”长期以来一直被认为是一种有前途的相干光源，其阈值低于传统激光，这些结果表明有方法使该阈值更低。
2016-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Bose condensation of upper-branch exciton-polaritons in a transferrable microcavity
本研究在可转移WS$_2$单层微腔中观察到上极化子支的玻色-爱因斯坦凝聚，揭示了其非线性强度增加、线宽变窄和相干性增强的特征，并通过量子玻尔兹曼方程模拟阐明了其产生的三个关键条件。
2023-08-29 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
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
Relaxation Oscillations and Ultrafast Emission Pulses in a Disordered Expanding Polariton Condensate
半导体微腔常常受到结构缺陷的影响，这会干扰激子-极化激元凝聚体的流动和动力学。此外，在激子-极化激元凝聚体中，由于非相干激子库的性质，存在各种动力学情形和不稳定性。我们研究了半导体微腔中出现的激子-极化激元凝聚体的动力学行为，它决定了它的时空行为。我们的实验数据揭示了复杂的突发式的时间演化下的非共振光脉冲激发。的时间模式的冷凝物排放的结果从固有的障碍，并驱动的激子水库，这在时间上衰减慢得多的极化激元冷凝物的寿命的属性。这一特性导致了极化激元凝聚体形成过程中的弛豫振荡，从而产生相干极化激元场的超快发射脉冲。实验数据可以很好地再现的数值模拟，其中的冷凝物耦合到激子水库所描述的一组速率方程。理论表明，存在缓慢水库暂时清空受激散射的冷凝，产生超短脉冲的冷凝排放。
2017-06-19 cond-mat.quant-gas
Spatial distribution of an optically induced excitonic reservoir below exciton-polariton condensation threshold
微腔激子极化激元的光俘获和操纵依赖于极化激元与由非共振光泵注入的高能激子粒子的库相互作用所诱导的有效势。在这里，我们实验研究可能的机制负责重塑这些有效的潜力在低密度激子极化激元制度。我们推断的空间分布的水库从空间分辨能量激子极化激元发射测量在零动量（零动能）。功率依赖的形状分析的势垒引起的聚焦连续波激光泵浦的势垒宽度随激发功率的增加，这是由于在泵浦点的样品的局部加热的单调减少。此外，我们观察到水库的零动量发射几十微米远离激光泵浦点的显着影响，这是符合先前报道的增强传输的高动量激子极化激元从瓶颈区域。我们的工作提出了一个复杂的空间重塑的水库与泵功率的证据，相反的静态水库分布固定的泵的强度分布的共同假设。
2020-09-24 cond-mat.quant-gas
Spontaneous Pattern Formation in a Polariton Condensate
极化子凝聚可以看作是一种自组织现象，在系统中的粒子之间建立相序。在这样的凝聚系统中，在特定的实验条件下，粒子密度分布可能会进一步有序化。在这项工作中，我们报告的自发斑图形成的极化凝聚下的非共振光泵。我们采用的略椭圆形的环形激发激光器是这样的，以迫使凝聚发生在一个单能状态与周期性的边界条件，从而产生多瓣驻波图案的状态。
2011-05-17 cond-mat.quant-gas
Theory of vibronic assistance in the nonequilibrium condensation of exciton polaritons in optically--pumped organic single crystal microcavities
我们提出了一个反应/扩散模型，用于在含有有机半导体分子晶体膜的微腔中形成下极化激元凝聚体。我们的模型-基于夹在两个反射介质镜之间的蒽膜-由三个耦合场组成，对应于由外部驱动脉冲产生的激子气体，由基态振动模型和腔光子之间的耦合形成的振动子状态的储存器，以及较低的极化激元凝聚体。我们表明，在有限的温度下，存在的振子水库可以增加激子人口，使一个较低的临界泵浦阈值需要实现冷凝。
2012-06-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhanced thermalization of exciton-polaritons in optically generated potentials
激子-极化激元的平衡玻色-爱因斯坦凝聚，用长寿命微腔证明[Phys. Rev. Lett. 118，016602（2017）]，已经证明了驱动耗散系统可以在准粒子寿命超过热化时间的极限下经历热力学相变。在这里，我们确定的维度和极化激元相互作用的作用，在光学产生的陷阱中的热化程度的确定。为了区分捕获的相互作用和寿命的影响，我们测量了四个非共振高斯泵在正方形的几何形状下的极化激元分布，并将其与每个泵单独测量的极化激元分布进行比较。我们发现，显着的极化激元的重新分配产生的陷阱和修改的状态密度。令人惊讶的是，有效的极化激元-极化激元散射低于凝聚阈值证明的拐点极化激元的耗尽。我们的工作提供了一个更深入的了解极化激元分布和它们之间的相互作用下的各种几何形状的光学产生的潜力。
2022-09-29 cond-mat.quant-gas
Coherent Oscillations in an Exciton-Polariton Josephson Junction
本文报道了在微腔极化激元玻色子约瑟夫森结中观察到的自发相干振荡。激子极化激元的凝聚发生在无序环境中的非相干激发下，其中双势阱往往出现在无序景观。相干振荡在激发功率远高于凝聚阈值时开始。时间分辨布居和相位动力学揭示了与AC约瑟夫森效应的类比。我们引入了一个理论双模模型来描述所观察到的效应，这使我们能够解释如何不同的实现脉冲实验具有相似的相位关系。
2010-04-13 cond-mat.quant-gas
Spatial coherence and stability in a disordered organic polariton condensate
虽然只有少数有机材料显示出极化激元凝聚，但它们的研究正在迅速变得更加容易。长程空间相干性的自发出现通常被认为是这种凝聚体的一个定义特征。在这项工作中，我们研究了有机微腔中空间相干性的出现，并展示了一些独特的功能，源于这种材料的特殊性。尽管其无序的性质，我们发现，相关性延伸到整个斑点的大小，我们测量$g^{(1)}(r,r')$值几乎统一在短距离和50%的点分开近10 $μ$ m。我们发现，对于大的斑点，强烈的拍摄到拍摄波动出现不同的相位梯度和缺陷，包括自发形成的漩涡。这与调制不稳定性的存在是一致的。此外，我们发现，平顶点的测量显着的无序的影响，在某些情况下，可以导致形成相互不相干的本地化凝聚。
2015-06-24 cond-mat.quant-gas
Polariton condensation with saturable molecules dressed by vibrational modes
极化激元，混合轻物质准粒子，在低温或高密度下经历到凝聚的宏观相干态的转变。最近的实验表明，将光耦合到微腔内的有机分子可以在室温下冷凝。这些分子充当可饱和吸收体，其跃迁由分子振动模式修饰。基于此，我们计算了一个修改后的Tavis-Cummings模型的相图和光谱，描述振动修饰的两能级系统，耦合到一个腔模式。耦合到振动模式可以诱导再进入，即随着温度降低的正常-凝聚-正常序列，并且可以驱动一级转变。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Two-photon pumped exciton-polariton condensation
双光子吸收（TPA）允许访问否则光无法访问的物质的暗态，其作为量子信息处理的重要构建块。在半导体微腔中，TPA驱动的强耦合轻物质激子-极化激元的凝聚可以实现暗态-凝聚相互作用的新的固态量子模拟，并且被预测为激发THz发射。在这里，我们报告的第一个观察到的双光子泵浦极化激元凝聚，证明了角分辨光致发光在GaAs基微腔。TPA是证明在二次发射依赖于泵浦功率低于和高于冷凝阈值，和二次谐波产生被排除了这两个阈值行为，并通过显示不依赖于泵浦光子能量的发射峰值能量。我们的研究结果为新型极化激元源和集体量子态与单个二能级系统的固态相干控制铺平了道路。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Bose-Einstein Condensation of Long-Lifetime Polaritons in Thermal Equilibrium
半导体微腔中的激子-极化激元已被用来证明量子效应，如玻色-爱因斯坦凝聚、过剩和量子化涡旋。然而，在这些实验中，极化激元在经历到相干态的跃迁时没有达到热平衡。这就妨碍了对凝聚的一个规范预言，即相图的验证。在这项工作中，我们已经创建了一个极化激元气体中的半导体微腔中的准粒子有一个寿命远长于它们的热化时间。这使得它们在激光产生的限制阱中达到热平衡。它们的能量分布在很宽的密度和温度范围内与平衡玻色-爱因斯坦分布很好地拟合，从非常低的密度一直到玻色-爱因斯坦凝聚的阈值。玻色-爱因斯坦分布在较宽的密度和温度范围内的良好拟合意味着粒子服从预测的玻色-爱因斯坦凝聚相边界的幂律。
2016-12-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Domain-wall topology induced by spontaneous symmetry breaking in polariton graphene
我们提出了一个数值研究的激子极化激元（极化激元）凝聚在一个交错的极化激元石墨烯在$K$和$K'$谷显示一个带隙的s-带。在价带的动力学有利的负质量极值处，在$K$或$K'$处发生缩合。考虑吸引极化激元-极化激元相互作用允许产生空间扩展的凝聚体。自发对称性破缺发生在冷凝积聚导致形成谷极化域以下的Kibble-Zurek方案。单个谷的选择打破了时间反演对称性，并且分隔畴的壁表现出拓扑保护的手性电流。因此，这种电流是由于非平凡的谷拓扑结构和凝聚诱导的对称破缺之间的相互作用而出现的。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Highly excited exciton-polariton condensates
激子-极化激元是在半导体微腔中观察到凝聚的电子-空穴-光子（e-h-p）相干系统。与长寿命系统的平衡态玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）不同，极化激元凝聚具有与半导体激光器相似的物理结构，因而具有动力学非平衡特性。凝聚态与激光的区别之一是物质场和光子场之间存在强耦合。无论其平衡或非平衡性质，激子极化激元已被观察到保持强耦合。通过研究激子-极化激元凝聚体的高密度区，我们发现在光致发光中直接观察到负分支。这证明了目前的e-h-p系统仍然处于强耦合状态，与过去的结果相反，在过去的结果中，系统在高密度下降低到标准激光。
2017-07-07 cond-mat.quant-gas
Supersolidity of polariton condensates in photonic crystal waveguides
本研究针对一维光子晶体波导中激子-极化激元凝聚体系，理论揭示了由非线性散射引发的第二发射阈值对应超固态，其兼具相位与平移对称性自发破缺特征，并提出了可识别该现象的实验判据。
2025-01-13 cond-mat.quant-gas
Non-adiabatic polariton condensation in annular optical traps
本研究通过双模模型分析环形光阱中极化激元凝聚，揭示非绝热效应导致多稳态与极限环，并阻止巨涡旋形成，提出观测条件。
2024-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Dynamics of spatial coherence and momentum distribution of polaritons in a semiconductor microcavity under conditions of Bose-Einstein condensation
本文研究了在皮秒激光脉冲非共振激发下，GaAs微腔中量子阱的玻色-爱因斯坦凝聚区域中极化激元的空间相干性和动量分布的动力学特性。结果表明，凝聚体的一阶稀疏相干性的开始伴随着极化激元动量分布的变窄。同时，在足够高的激发密度下，从直接测量确定的极化激元动量分布的宽度的动态行为与从相干空间分布计算的动态行为之间存在显著的定性差异。这种差异是观察到在快速初始阶段的极化激元系统动力学，显然，结果从强大的空间非均匀性的相位的冷凝物波函数，平衡在一个更长的时间尺度。
2016-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Tunable Bose-Einstein condensation and roton-like excitation spectra with dipolar exciton-polaritons in crossed fields
本文发展了交叉场下偶极激子-极化子的多体理论，揭示了极化子与激子凝聚间的可调谐转变，预测了激发谱的旋子-麦克斯特征，并发现伴随光致发光猝灭的关联增强现象。
2023-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spontaneous condensation of exciton polaritons in the single-shot regime
半导体微腔中激子极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚体是一种宏观布居的相干量子态，同时受到泵浦和衰变的影响。关于这个开放量子系统中凝聚相的基本性质的争论仍然存在。在这里，我们获得了一个新的见解自发凝聚过程中成像长寿命激子极化激元在一个高品质的无机微腔中的单次激发制度，而不平均多个冷凝实现。在这种高度非平稳的制度，冷凝物的强烈影响的“热”不连贯的水库，水库枯竭是至关重要的过渡到地面的能量和动量状态。由更多的光子激子极化激元形成的凝聚体表现出显著的光子激元诱导的密度涨落和一次一次的涨落。相比之下，更多激子准粒子的凝聚体显示平滑的密度，并且是二阶相干的。我们的观察表明，单次测量提供了一个独特的机会来研究宏观相位相干的形成过程中的量子相变在固态系统。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Observation of bosonic condensation in a hybrid monolayer MoSe2-GaAs microcavity
玻色子凝聚成宏观量子态是自然界中最有趣的现象。它首先在超冷原子的量子气体中实现，但最近在高温下的开放耗散，激子为基础的固态系统中变得可用。半导体单层晶体已经成为研究薄材料中强束缚激子的新平台。在这里，我们证明了玻色子凝聚驱动的激子托管在一个原子薄层的MoSe 2，强烈耦合到光在固态谐振器的形成。该结构是在集体强耦合的制度，产生混合激子极化激元模式组成的Tamm-plasmon共振，GaAs量子阱激子和二维激子限制在一个单层的MoSe 2。极化激元凝聚在单层晶体中表现为在注入功率低至4.8 pJ/脉冲的混合极化激元模式的发射强度的超线性增加，以及其密度相关的蓝移和作为时间相干性的标志的发射线宽的急剧崩溃。重要的是，我们观察到一个显着的自旋极化注入极化激元凝聚，指纹的单层激子的核心属性自旋谷锁定。所观察到的效应清楚地支持了基于轻物质流体、基于原子薄材料的相干玻色子光源构建新型高度非线性valleytronic器件的观点，并为在玻色子凝聚框架内研究具有非常规拓扑性质的材料铺平了道路。
2018-05-09 cond-mat.quant-gas
Estimating the conditions for polariton condensation in organic thin-film microcavities
我们研究了在有机量子阱中观察受限二维极化激元气体玻色凝聚的可能性。我们推导出一个合适的参数化模型哈密顿的基础上的腔的几何形状，双激子结合能，和类似的光谱和结构数据。通过转换的总和在$d$维相空间的半经典积分的状态，我们表明，虽然一个理想的2-D玻色气体将不会发生凝聚，与Bogoliubov色散$H(p)\approx s p$接近$p=0$的相互作用的气体将发生玻色凝聚在一个给定的临界密度和温度。我们发现，$T_c/\sqrt{ρ_c}$是敏感的腔的几何形状和双激子结合能。特别是对于强束缚的双激子，Gross-Pitaevskii方程中的非线性相互作用项变为负值，从而得到的基态将是定域孤子态而不是离域玻色凝聚态.
2011-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas quant-ph
Supermode-Density-Wave-Polariton Condensation
相变，其中多体系统的可观察性质不连续地改变，可以发生在开放和封闭系统中。超冷原子提供了一个示范性的模型系统，以证明封闭系统相变的物理，证实了许多理论模型和结果。我们对量子系统中的耗散相变的理解还不太发达，探测这种物理的实验更是如此。通过将冷原子置于光学腔中，诱导光与原子激发态之间的强耦合，人们可以在实验上研究开放量子系统的相变。在这里，我们观察和研究了一种新的形式的非平衡相变，凝聚的超模密度波极化激元。这些极化激元由腔光子耦合到量子气体的原子密度波的混合“超模”形成。因为腔支持多光子空间模式，并且因为物质-光耦合可以与这些模式的能量分裂相媲美，所以在凝聚时，超模极化激元的组成被物质-光耦合改变。这些结果，发现在少模简并腔制度，证明了完全多模腔表现出超越平均场论的物理潜力。这样的系统将提供实验访问驱动耗散量子系统中的非平凡相变，以及使新的非平衡自旋玻璃和神经形态计算的研究。
2016-06-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Polariton condensation into vortex states in the synthetic magnetic field of a strained honeycomb lattice
光子材料是研究光的凝聚态物理的一个快速发展的平台，其中精细的控制能力使我们能够了解微观动力学和宏观性质之间的关系。凝聚态物质最有趣的一个方面是相互作用与外部磁场或旋转效应之间的相互作用，这是造成大量丰富现象的原因-霍尔物理学和量子化涡旋阵列。然而，乍一看，光子的这些效应似乎被否决了：它们彼此之间不相互作用，而且它们不受磁场和旋转的影响。然而，在特殊设计的结构中，这些效果可以被设计出来。在这里，我们提出了一个合成的磁场的谐振器的蜂窝晶格中的应变诱导创建一个非平衡的玻色-爱因斯坦凝聚体的轻物质粒子（极化激元）在旋转状态，而不需要外部旋转，也没有实际需要的互易性打破元素。我们表明，由于相互作用，耗散和适当设计的非相干泵之间的竞争，冷凝物自发地成为手性通过选择一个单一的狄拉克谷的蜂窝晶格，占据最低的朗道水平，形成一个漩涡阵列。我们的研究结果提供了一个新的平台，在那里研究量子化涡旋阵列与光的激发物理，并铺平了道路，探索从涡旋占主导地位的相位的分数量子霍尔制度的光子模拟的过渡。
2022-01-06 cond-mat.quant-gas
Quantum theory of multimode polariton condensation
我们发展了一个描述多模极化激元凝聚体的密度矩阵动力学理论。在这样的凝聚体中，由于高能激子库的受激散射，几个单粒子轨道变得高度占据。一个通用的少参数模型的系统导致一个林德布拉德方程，其中包括饱和泵送，衰变和冷凝物的相互作用。我们展示了如何使用这个理论来获得人口分布，和时间相关的一阶和二阶相干函数，在这样的多模凝聚。作为一个具体的应用，我们考虑了极化激元约瑟夫森结，从双阱势形成。我们得到的人口分布，发射线的形状和宽度（一阶相干函数），并预测约瑟夫森振荡的退相时间。
2014-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Photonic Architectures for Equilibrium High-Temperature Bose-Einstein Condensation in Dichalcogenide Monolayers
半导体微腔极化激元是激子和光子的复合准粒子，出现在强耦合区。作为物质和光的量子叠加态，极化激元具有比光子强得多的粒子间相互作用，从而能够实现快速平衡和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。目前基于一维光子结构的实现，如法布里-珀罗微腔，具有有限的光捕获能力，导致皮秒极化激元寿命。我们证明，理论上，高于室温（高达590 K）的长寿命极化激元在MoSe $_2$单分子膜夹在简单的TiO $_2$为基础的三维光子带隙（PBG）材料的BEC。三维光子带隙诱导非常强的耦合40毫电子伏（拉比分裂62毫电子伏）少至三个dichalcogenide单层。在三维光子带隙中的强光捕获使得长寿命的极化子超流体能够抵抗制造诱导的无序和激子线加宽。
2014-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas physics.optics
Wave function Monte Carlo method for polariton condensates
本文提出了一种量子跳跃方法来描述固态玻色-爱因斯坦凝聚中的量子与经典耦合系统。在我们的形式主义中，激子增益介质由经典速率方程描述，而极化激元模式完全量子力学描述。我们证明了我们的方法与主方程方法的等价性。作为应用，我们计算了单模极化激元凝聚体的线宽。由于极化激元之间的相互作用和与库激子的相互作用的线加宽被考虑在内。
2012-03-16 cond-mat.quant-gas
Coherent Flow and Trapping of Polariton Condensates with Long Lifetime
我们报道了玻色-爱因斯坦凝聚的极化激元在特殊设计的微腔非常高的品质因数，在$10^6$的顺序，给出的极化激元寿命的顺序为100 ps的新结果。当用非相干泵浦产生极化激元时，在数百微米范围内发生无耗散的相干极化激元流，其随着密度的增加而增加。在高密度下，这种流动突然停止，气体被困在局部势最小值中，具有强相干性。
2013-10-28 cond-mat.quant-gas
Polariton dynamics of a disordered three-cavity system of four-level atom
研究了驱动激光强度的无序性对无序四能级原子三腔系统动力学的影响。这个系统可以用玻色-哈伯德哈密顿量来描述暗态极化激元。我们研究了一阶和二阶关联函数、光子和原子激发数以及基态占据几率的演化。我们使用完整的哈密顿量和近似的Bose-Hubbard哈密顿量与均匀和斑点无序，以及与不同的偶极耦合。我们发现两个哈密顿量的结果是一致的。我们还发现，它是可能的，以获得聚束和反聚束的极化激元通过改变偶极耦合和极化激元可以驱动到一个纯粹的光子态通过改变激光强度。
2020-05-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Temporal Signature of Bosonic Stimulation Induced by Dark Exciton in a Two-photon Pumped Polariton Condensate
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）
该研究通过时间分辨光致发光光谱，揭示双光子泵浦极化激元凝聚体中暗激子诱导玻色子激发的时间特征，发现两种泵浦机制下的速率差异，为高效太赫兹激光提供新通道。
2026-09-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Unstable and stable regimes of polariton condensation
调制不稳定性在广泛的非线性光学现象中发挥着关键作用，例如导致空间和时间孤立子、流氓波和混沌动力学的形成。在这里，我们实验证明了存在的调制不稳定性的凝聚体的腔极化激元，所产生的强耦合的腔光子与量子阱激子。为此，我们研究了连续波泵浦下GaAs基微腔中极化激元凝聚的时空相干特性。不稳定性的混沌行为导致空间和时间相干性的强烈降低和密度的显著不均匀。此外，我们还展示了如何通过引入周期性势来驯服不稳定性，从而使凝聚发生在负质量状态中，从而大大提高了相干性和均匀性。这些结果为在受控平台内探索光的耗散量子流体中的长程序铺平了道路。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Incoherent charge transport in an organic polariton condensate
我们研究极化激元凝聚如何改变有机材料中的电荷输运。在典型的有机材料中，电荷传输通过非相干跳跃进行。因此，我们提供了一种方法来确定如何的速率和最终状态的跳跃过程是由强物质光耦合和极化激元凝聚的影响。我们展示了如何跳跃过程可能会产生激发时，从一个有限的激发密度的状态。也就是说，跳跃如何通过创造上极化激元、光学惰性激子暗态或激发振动边带来改变下极化激元凝聚体的状态。虽然这些过程的矩阵元素可以很大，但对于室温下的典型材料，这种激发受到热因素的抑制，并且基态过程占主导地位。因此，我们研究了如何基态跳跃率取决于凝聚密度，物质-光耦合，和腔光子失谐。所有这些因素都改变了与光学活性分子相关的振动构型，这可以通过增加或减少与带电分子状态的振动重叠来增强或抑制跳跃。我们发现，跳跃率可以指数敏感失谐和凝聚密度，允许增加或减少两个数量级的跳跃率。
2022-07-24 cond-mat.quant-gas
Quench Dynamics of Three-Dimensional Disordered Bose Gases: Condensation, Superfluidity and Fingerprint of Dynamical Bose Glass
在平衡的三维（3D）无序凝析油中，已经很好地建立了无序可以产生等于凝析油消耗的$\frac{4}{3}$的正常流体的量。超流体比凝聚体更易挥发无序的概念对于理解玻色玻璃相是至关重要的。在这封信中，我们表明，通过在相互作用中的量子猝灭，将弱无序的3D凝聚物带到非平衡状态，无序可以破坏超流体，导致正常流体密度远远超过凝聚物耗尽的$\frac{4}{3}$的稳定状态。这表明在动态范围内设计玻色玻璃的可能性。由于凝聚密度和超流密度都是可测量的量，我们的结果允许在非平衡情况下的无序和相互作用之间的戏剧化的相互作用的实验演示。
2014-11-27 cond-mat.quant-gas
Crossover from exciton-polariton condensation to photon lasing in an optical trap
本文通过对比单光斑与环形激发实验，发现环形激发可在光学陷阱中依次实现激子-极化激元凝聚和光子激射的双阈值行为，并揭示了限制势来源于极化激元-激子库排斥作用及自由载流子引起的折射率变化，为新型材料中实现多相光子凝聚体提供了途径。
2023-08-08 cond-mat.quant-gas physics.optics
Thermalization rate of polaritons in strongly-coupled molecular systems
本研究建立强耦合分子系统中极化激元热化的微观理论，通过激子-振动耦合计算温度相关热化速率，解释低温热化瓶颈，为极化激元凝聚实验提供指导。
2024-03-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Photonic Crystal Architecture for Room Temperature Equilibrium Bose-Einstein Condensation of Exciton-Polaritons
我们描述了光子晶体微腔，它具有很强的光与物质相互作用，可以实现室温、平衡、激子-极化子玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。这是通过在光子带隙（PBG）中的强光捕获和由具有中等介电常数的多量子阱（QW）结构实现的大激子密度之间的仔细平衡来实现的。这使得能够形成长寿命的、致密的10~ $μ$ m - 1~cm尺度的激子-极化激元云，其真空拉比分裂（VRS）约为裸激子复合能量的7%。介绍了一种由Cd $_{0.6}$ Mg $_{0.4}$ Te组成的木堆光子晶体，其三维光子带隙为9.2%（带隙与中心频率之比），可将平面导光场强聚焦在腔中的CdTe量子阱上.对于势垒宽度为5 nm的3 nm量子阱，激子-光子耦合可以大到$\hbar\Ome=$ 55 meV（即，真空拉比分裂$2\hbar\Ome=$ 110~meV）。激子复合能为1.65eV，对应于750 nm的光波长.对于嵌在腔中的$N=$ 106量子阱，每个量子阱的集体激子-光子耦合$\hbar\Ome/\sqrt{N}=5.4$ ~meV，远大于CdTe Fabry-Pérot微腔的3.3~meV的最新值。最大BEC温度受较低极化激元分支的色散最小值的深度限制，在该深度上极化激元具有小的有效质量$\sim 10^{-5}m_0$，其中$m_0$是真空中的电子质量。通过使裸激子复合能量在平面引导光学模式上方失谐，实现更大的色散深度，从而实…
2015-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exciton-polariton condensates in epsilon-near-zero cavities
Hacettepe University（哈切特佩大学）
提出ENZ人工腔增强光-物质耦合，理论证明激子极化激元凝聚，计算泵浦阈值并与DBR腔比较，讨论平均场理论有效性。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Enhanced coupling between ballistic exciton-polariton condensates through tailored pumping
提出了一种基于空间光调制器技术的半导体微腔中增强弹道激子-极化激元凝聚体之间空间耦合的方法。我们的方法，通过数值求解广义Gross-Pitaevskii模型验证，利用强非平衡性质的激子极化激元凝聚驱动本地化非共振光激发。将激发光束轮廓从高斯调整为多边形形状导致从激发的凝聚物流出的极化激元的折射和聚焦径向流，其可以被引导朝向最近的邻居。我们的方法可用于降低实现极化子凝聚所需的阈值功率，并增加扩展系统中的空间相干性，为创建超大规模光量子流体铺平道路。
2022-12-16 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Non-Equilibrium Bose-Einstein Condensation in a Dissipative Environment
固态量子凝聚体与其他凝聚体（如氦、超冷原子气体和超导体）的不同之处在于，凝聚的准粒子具有相对较短的寿命，因此，对于激光器来说，需要外部泵浦来维持稳定状态。在这一章中，我们提出了一个非平衡路径积分的方法在耗散环境中的凝聚，并将其应用到微腔极化激元，驱动出平衡耦合到多个浴，描述泵和衰减。在此基础上，讨论了非平衡极化激元凝聚、激光和平衡凝聚之间的关系。
2012-06-08 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Polaritons are Not Weakly Interacting: Direct Measurement of the Polariton-Polariton Interaction Strength
微腔中的激子-极化激元是复合的二维玻色子准粒子，其产生于谐振平面光学腔中的受限光模式与激子跃迁之间的强耦合，通常使用置于同一腔的腹点处的半导体量子阱（QW）中的激子。量子现象如玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）、量子化涡旋和宏观量子态已经在从几十开尔文到室温的温度下被报道，并且极化激元器件如自旋开关\cite{Amo2010}和光学晶体管也已经被报道。激子-极化激元的许多这些效应关键地取决于极化激元-极化激元相互作用强度。尽管这个参数很重要，但很难进行精确的实验测量，主要是因为很难确定极化激元和裸激子的绝对密度。在这里，我们报告的极化激元极化激元相互作用强度的直接测量在一个非常高Q微腔结构。通过允许极化激元传播超过40 $μ$ m到激光产生的环形陷阱的中心，我们能够分离极化激元-极化激元相互作用。的相互作用强度推导出从极化激元色散的能量重整化的极化激元密度的增加，使用极化激元凝聚作为基准的密度。我们发现，相互作用强度比以前的理论估计大两个数量级，把极化激元直接进入强相互作用制度。当有凝聚体时，我们看到一个急剧的转变，到一个不同的密度的重正化依赖，这是多体效应的证据。
2015-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exact analytical solution for density matrix of a non-equilibrium polariton Bose-Einstein condensate
在这封信中，我们给出了一个非平衡极化激元玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的分析量子描述的基础上的解决方案的主方程的全极化激元密度矩阵在快速热化的限制。我们发现的密度矩阵的非平衡BEC，考虑到所有极化激元状态之间的量子相关。我们发现BEC的形成伴随着基态和激发态之间的互相关在凝聚阈值处达到最高值。尽管极化激元系统的非平衡性质，我们显示的平均人口的极化激元状态表现出玻色-爱因斯坦分布与几乎为零的有效化学势以上的凝聚阈值类似的平衡BEC。我们证明，在阈值以上的极化激元凝聚的有效温度下降到低于油藏温度。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Room-temperature polariton condensate in a two-dimensional hybrid perovskite
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥格斯堡卡尔冯奥西茨基大学）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）；Fraunhofer-Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF）；Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）；Bar-Ilan Univ.（巴伊兰大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究在二维混合钙钛矿中实现了室温极iton凝聚体，发现阈值为6.76 fJ/pulse，并观察到强非线性响应和空间相干性。
2024-08-24 cond-mat.quant-gas physics.optics
Finite-temperature Hatree-Fock-Bogoliubov theory for exciton-polaritons
已知在高临界温度下表现出非平衡玻色凝聚的微腔激子-极化激元也可以与周围介质达到热平衡并形成量子简并玻色-爱因斯坦分布。当它们在正失谐状态下的热化时间--或者，对于高精细度微腔--变得比它们的寿命短时，就会发生这种情况。在这里，我们提出了自洽的有限温度Hartree-Fock-Bogoliubov描述这样一个系统的极化激元，普遍解决激发光谱，动量相关的相互作用，凝聚耗尽，和背景人口的暗激子，有助于系统的化学势。采用推导出的表达式，我们讨论了Bogoliubov声速的影响，证实了现有的实验，并定义的临界温度（准）冷凝和积分粒子寿命依赖于失谐。大的正失谐提供了总寿命达到纳秒时间尺度的条件。这允许实现在高达几十开尔文的温度下形成的具有玻色-爱因斯坦凝聚体的热平衡极化激元系统。
2021-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Two-dimensional superfluidity of exciton-polaritons requires strong anisotropy
激子-极化激元流体，光学腔中二维量子阱的激发，表现出类似于玻色凝聚的集体现象。然而，与标准凝聚体的根本区别在于这些激发的有限寿命，这需要连续驱动以保持稳定状态。一个基本的问题是，在这些非平衡条件下，具有长程代数关联的二维凝聚体是否存在。在这里，我们表明，这种驱动的二维玻色系统不能表现出代数超流秩序，除了在低对称性，各向异性系统。我们的结果意味着，特别是，最近明显的玻色凝聚的激子极化激元的证据必须是一个中间尺度的交叉现象，而真正的长距离相关性下降指数。我们得到这些结果，通过映射到各向异性的Kardar-Parisi-Zhang方程的长波长凝聚动力学。
2013-12-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Cavity Polariton Condensate in a Disordered Environment
我们报告的无序的影响上的激子极化激元凝聚体在ZnO基体平面微腔和比较实验结果与非平衡凝聚体的理论模型。在实验上，我们检测到的远场发射模式内的强度波动，即使在高凝聚密度，这表明一个显着的影响的混乱。我们表明，这些影响依赖于驱动耗散性质的冷凝物，并认为它们可以占空间相位不均匀性引起的混乱，甚至发生在高激发功率的制度实现的冷凝物密度增加。因此，非平衡效应强烈地抑制了凝聚体的稳定性，使其不受无序的影响，这与高密度极限下平衡凝聚体的预期相反。基于我们的理论模型的数值模拟再现了实验数据。
2015-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Order-disorder oscillations in exciton-polariton superfluids
利用平均场论研究了半导体微腔中激子-极化激元共振泵浦超流体的动力学行为。调制不稳定性发展到晶体有序，然后有序和无序状态交替形成。一个超固态的状态也被发现，在其中的超流共存的结晶秩序在休息。
2012-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Exciton-Polariton Trapping and Potential Landscape Engineering
半导体微腔中的激子-极化激元已经发展成为研究动态玻色-爱因斯坦凝聚、宏观相干、多体效应、光和物质的非经典态以及可能的固态量子相变的模型系统。作为低质量玻色子，这些轻物质准粒子可以在高达300 K的极高温度下凝聚，同时保持基本性质，如空间和时间域的相干性，即使它们与环境不平衡。虽然为了观察极化激元的凝聚，平面内极化激元限制势的存在不是严格必要的，但是设计极化激元限制是控制、成形和引导极化激元流动的关键。基于极化激元的光电子器件原型依赖于超快的类光子速度和强非线性，以及定制的约束。纳米技术提供了几种途径来实现这样的限制，本文讨论了不同技术的具体特点和优势。作为混合激子-光子准粒子，极化激元可以通过它们的激子以及它们的光子分量被捕获，这导致了高度互补的技术的广泛选择。在这里，我们强调几乎自由选择的捕获几何形状和深度的限制，提供了一个强大的工具，控制和操纵的极化激元系统在半经典和量子域。此外，极化子封锁，莫特绝缘体物理，和复杂的晶格势中的高阶能带的人口的影响观察的可能性进行了讨论。这种效应的观察将意味着实现新的极化激子非经典光源和量子模拟器的机会。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Kibble-Zurek mechanism in topologically non-trivial zigzag chains of polariton micropillars
我们考虑一个锯齿形链耦合微柱腔，考虑极化激元状态的极化。我们发现，光子腔模的TE-TM分裂产生拓扑保护的极化激元边缘态。在强非绝热过程的极化激元凝聚，Kibble-Zurek机制导致一个随机选择的极化，相当于二聚聚合物链。我们发现，暗-亮孤子出现在偏振域之间的域壁，类似于聚合物中的Su-Schrieffer-Heeger孤子。孤子密度与猝灭参数成幂律关系。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Dipolar Bose-Einstein condensate of Stationary-Light Dark-state Polaritons
提出并详细讨论了一种实现定态光暗态极化激元在偶极相互作用下的玻色-爱因斯坦凝聚的方案。为此，我们在冷冻气体近似下引入了里德伯原子蒸气中的类金刚石耦合方案。为了确定系统的动力学，我们采用正常模式，并确定暗态极化激元对应的模式之一。我们发现，与原子偶极超冷蒸汽相比，本文提出的暗态极化子玻色-爱因斯坦凝聚体在负偶极相互作用常数下是稳定的。
2011-03-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
