Microscopic description of exciton-polaritons in microcavities
我们研究了二维微腔中激子-极化激元的微观描述，包括电子、空穴和光子。我们表明，为了恢复简化的激子-光子模型，通常用于描述极化激元，必须正确地定义激子-光子失谐和激子-光子（拉比）耦合的裸微观参数。对于未屏蔽库仑相互作用的情况下，我们发现，激子光子失谐强烈地从其裸值的方式类似于量子电动力学中的重整化。在重整化理论的框架内，我们首次精确地解决了单激子-极化激元问题，得到了微腔的全谱响应。特别是，我们发现，电子-空穴的极化激元的波函数可以显着修改的非常强的拉比耦合在目前的实验中实现。此外，我们的微观方法使我们能够获得任何光物质耦合的相同极化激元之间的有效相互作用。重要的是，我们证明了在非常强的耦合机制中极化激元-极化激元相互作用的标准处理是不正确的，因为它忽略了激子尺寸的光诱导修改，从而大大高估了泡利排斥对拉比耦合的影响，即，激子振子强度的饱和。因此，我们的研究结果提供了理解和表征激子极化激元系统在整个范围内的极化激元密度的基础。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spanning the full Poincaré sphere with polariton Rabi oscillations
我们提出了理论和实验证明的一代光脉冲的偏振随时间变化，以覆盖选定区域的庞加莱球可调的漩涡速度和总持续时间（1 ps和10 ps分别在我们的实施）。这种效应依赖于两个极化场在强耦合区的拉比振荡，由两个反向极化和延迟的脉冲激发。振荡场的干涉导致出射光的Stokes矢量的进动，而极化激元寿命的不平衡导致其从可控半径的球面上的圆长时间漂移到单点。初始和最终状态的定位允许设计偏振跨越的类型，包括庞加莱球的全扫描。该方案的普遍性和简单性应允许在技术上可利用的水平上部署时变偏振场。
2014-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Dynamics of spin polarization in tilted polariton rings
在环形微腔中，我们观察到了由自旋轨道耦合的极化激元模拟（TE $-$ TM分裂）产生的赝磁场对极化激元凝聚体的影响。这种效应产生了一个稳定的四叶图案周围的环从线性偏振测量的冷凝光致发光。这种模式被发现起源于腔势，能量弛豫，和TE-TM分裂的环中的相互作用。我们的观察相比，耗散一维旋量Gross-Pitaevskii方程与TE-TM分裂能量，表现出良好的定性协议。
2020-11-12 cond-mat.quant-gas
Full-Bloch beams and ultrafast Rabi-rotating vortices
强耦合量子场，如多组分原子凝聚体，光场和极化激元，是显着的系统，其中耦合振子的简单动力学可以满足量子流体的复杂现象。当组分之间的耦合是相干的时，不仅粒子数量，而且它们映射线动量和角动量的相位纹理都可以交换。在这里，在激子-极化激元系统上，我们实现了所谓的全布洛赫光束：在这种配置中，上极化激元和下极化激元的所有叠加--相关希尔伯特空间的所有量子态--同时存在于物理空间的不同点，根据拉比振荡动力学随时间演化。因此，由腔体发射的光显示出螺旋涡旋的特殊动力学，该涡旋被赋予振荡的线动量和角动量，并表现出其核心的超快运动，具有惊人的任意速度的加速度。这种显着的旋涡运动的结果从扭曲的轨迹由拉比旋转的完整波函数之间的同胚映射的布洛赫球和阿波罗圆在真实空间中的观察。这样的全布洛赫光束提供了新的前景，在一个基本的水平上，关于他们的拓扑性质或在量子力学的解释，和拉比旋转涡旋，他们产生的应导致有趣的应用，如超快光镊。
2021-04-11 cond-mat.quant-gas physics.optics
Chiral condensates in a polariton hexagonal ring
我们模型产生的涡旋模式的激子极化激元凝聚在半导体微柱，排列成一个六边形的环分子，在TE-TM分裂的存在下。这种分裂提升了这种结构所支持的具有相反拓扑荷的方位调制涡旋模式的简并性，从而出现了许多非简并涡旋态，其特征在于两个偏振分量中的拓扑荷的不同组合。我们提出了一个完整的分叉图片，这样的涡旋模式，并表明，因为他们有不同的能量，他们可以选择性地激发相干泵浦光束具有特定的频率和空间配置。在高抽运强度下，极化子-极化子相互作用引起不同涡旋共振的耦合，实现双稳态。
2020-09-17 cond-mat.quant-gas
Spin-orbit coupling in organic microcavities: Lower polariton splitting, triplet polaritons, and disorder-induced dark-states relaxation
利用推广的Tavis-Cummings模型，研究了强耦合区中有机微腔中单重态和三重态分子激子之间的自旋轨道耦合效应。该模型是解决在单激发空间的极化激元，其中包含明亮的（排列对称）单重态和三重态激子，以及暗带组成的非对称激子的任一类型。我们发现，自旋轨道耦合将低极化激元分裂成两个分支，当腔模与三重态激子共振时，也产生了三重态极化激元。给出了在实验中可以揭示这种分裂的系统的光吸收谱，并探讨了无序对激子能量和耦合的影响。一个重要的后果，在自旋轨道耦合的无序-弱耦合之间的，否则解耦的亮和暗部门-探索和详细计算的平方之间的暗带和极化激元的过渡矩阵元素的推导一些近似但相当准确的解析表达式。暗态的弛豫通道包含两个过渡路径之间的干涉，对于给定的极化激元状态，抑制一个暗带的弛豫，并增强另一个暗带的弛豫。
2022-10-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Magnetic field induced splitting and polarization of monolayer-based valley exciton-polaritons
原子薄的过渡金属二硫属化物晶体非常适合于研究光-物质耦合、偏振和磁场效应的相互作用。在这项工作中，我们investigagte激子极化激元的形成在MoSe 2单层，这是集成在一个完全生长的，单片微腔。由于极化激子共振的窄线宽，我们能够直接研究在磁场存在下的混合光-物质共振的新兴谷塞曼分裂。在-54.5 meV（13.5%的下极化激元分支的物质成分）的失谐下，我们发现0.36 meV的下极化激元分支的塞曼分裂，其可以与3.94 \pm 0.13的激子g因子直接关联。值得注意的是，我们发现，一个磁场的6 T是足够的，以诱导一个显着的谷极化的15%，在我们的极化激元系统，在9 T接近30%。引人注目的是，这种圆极化度的极化激元（地面）状态超过了约50%的激子水库的极化相等的磁场幅度，作为一个结果，增强弛豫玻色子在我们的单层为基础的系统。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Giant spin Meissner effect in a non-equilibrium exciton-polariton gas
由于玻色-爱因斯坦凝聚体中自旋相关的相互作用（自旋迈斯纳效应），塞曼能量分裂的抑制被预测会发生在磁场强度达到一定值时。我们报告了一个清晰的观察这种效果在半磁微腔表现出巨大的塞曼能量分裂之间的两个自旋极化激元状态高达2毫电子伏，并表明，部分抑制的能量差已经发生在未凝聚相在一个惊人的相似的上临界超导体的波动占主导地位的制度。这些意见定量解释的动力学模型占凝聚和未凝聚的极化激元，并考虑到系统的非平衡特性。
2019-03-08 cond-mat.quant-gas
The effect of disorder on polaritons in a coupled array of cavities
本文研究了驱动激光强度无序对玻色-哈伯德暗态极化激元哈密顿耦合腔阵列的影响。利用正则变换的Gutzwiller波函数研究了具有均匀无序分布的一维系统在Rabi频率下的相图和动力学。在相图中，我们发现了玻色玻璃相的出现，其程度随着无序强度的增加而增加。我们研究了系统的动力学时，受到斜坡的拉比频率，从超流相，线性下降，然后增加到其初始值。我们研究了激发密度、超流序参量的弛豫和注入系统的过剩能量对反斜坡率$τ$的依赖关系。我们发现，在没有无序的情况下，缺陷密度振荡与一个恒定的包络，而序参量和过剩能量的弛豫振荡与$τ^{-1.5}$和$τ^{-2}$包络分别。在Rabi频率中存在无序时，缺陷密度以衰减包络振荡，序参量的弛豫不再随$τ$的增大而减小，而剩余能量随$τ$的增大而减小.缺陷密度的包络衰减的速率随着无序强度的增加而增加，而过剩能量随着无序强度的增加而下降得更慢。
2020-05-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Chiral solitons in spinor polariton rings
我们从理论上考虑了一维极化激元环中自旋极化激元态的横-横（TE-TM）分裂和塞曼分裂以及自旋相关的极化激元-极化激元相互作用。我们提出了一类新的解决方案的形式的本地化缺陷旋转恒定的角速度和分析其属性的系统的参数的现实值。结果表明，由于外加磁场与TE-TM分裂的相互作用而产生的几何相位效应，在系统中引入了手征性，使顺时针和逆时针方向的孤子传输不等效.这可以解释为Aharonov-Bohm效应的孤子模拟。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Screening nearest-neighbor interactions in networks of exciton-polariton condensates through spin orbit coupling
本文研究了在平面半导体微腔中由于TE-TM分裂而产生的光子自旋轨道耦合对相互作用的弹道激子-极化激元凝聚体之间空间耦合参数的影响。我们提出了一种策略，使次近邻之间的耦合强度比最近的邻居，这颠倒了传统的想法的空间耦合层次之间的网站。我们的策略依赖于占主导地位的人口在弹道凝聚的高动量组件，在TE-TM分裂的存在下，导致快速径向旋进的极化激元赝自旋。因此，冷凝物对经历的距离周期性筛选其相互作用强度，严重修改其同步和冷凝阈值的解决方案。
2022-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Polariton gap and gap-stripe solitons in Zeeman lattices
我们预测，导致塞曼晶格形成的空间调制塞曼分裂可用于在具有主导排斥相互作用的旋量极化子凝聚中产生局域自维持激发。在这种晶格中，TE-TM分裂现象起着有效的自旋-轨道相互作用的作用，导致条纹相的出现和具有复杂内禀结构的稳定的带隙条纹孤子的形成，这是由于存在两个特征空间尺度，其中一个由塞曼晶格的周期决定，另一个由布里渊区深度的动量决定，在该点处，这样的孤子从线性光谱分叉。适当的共振泵浦可以激发出带隙极化激元孤子。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Two-dimensional lattice solitons in polariton condensates with spin-orbit coupling
研究了在正方形微腔柱阵列中，自旋轨道耦合和塞曼分裂作用下极化激元凝聚中的二维基孤子和涡旋孤子。由于排斥激子的非线性，这样的状态遇到的周期性阵列的频谱中的有限的间隙。由腔光子的TE-TM能量分裂产生的两个偏振分量之间的自旋轨道耦合与塞曼分裂共同作用，使得具有相反拓扑荷的涡旋孤子之间的简并度提高，并使得它们的密度分布在一定能量下不同。这导致形成四个不同的家庭的涡旋孤子的拓扑电荷m =+-1，所有这些都可以是稳定的。同时，只有两个稳定的家庭的基本间隙孤子的特点是占主导地位的不同的偏振分量遇到。
2016-10-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Spin-orbit coupling and nonlinear modes of the polariton condensate in a harmonic trap
我们考虑了一个激子-极化激元凝聚体模型，该模型基于由二阶微分算子耦合的两个Gross-Pitaevskii方程组，该微分算子表示系统中的自旋-轨道耦合（SOC）。还包括线性增益，有效扩散，非线性损耗，和标准谐振子捕获势，以及塞曼分裂。通过分析和数值相结合的方法，我们确定了稳定的二维模式支持的非线性系统。在没有塞曼分裂的情况下，这些是混合模式，它结合了两个旋量分量中的零和非零涡旋，以及涡旋-反涡旋复合体。我们还发现了一个参数范围内的混合模式和涡旋-反涡旋状态共存，同时稳定。足够强的塞曼分裂产生稳定的半涡旋态，其中一个分量的涡旋度为0，另一个分量的涡旋度为2。
2017-07-13 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Dynamic Stark Effect in Strongly Coupled Microcavity Exciton-Polaritons
我们目前的实验观察的非共振动态斯塔克位移在强耦合微腔量子阱激子极化激元-一个系统，它提供了丰富的各种固态集体现象。利用飞秒泵浦-探测测量技术，在10 K的GaAs/AlGaAs系统中证实了斯塔克效应，当泵浦能量密度为2 mJ cm ^-2，红光失谐量为50 meV时，蓝移接近meV量级，与理论符合得很好。强耦合极化激元Rabi双重态的能级结构不受蓝移的影响。所展示的效果应该允许产生超快的密度无关的潜力和印刷定义良好的相位分布极化激元凝聚，提供了一个强大的工具，这些凝聚物的操作，类似于冷原子系统中的偶极电位。
2012-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
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
