Full quantitative near-field characterization of strongly coupled exciton-plasmon polaritons in thin-layered WSe2 on a monocrystalline gold platelet
利用近场光学显微镜定量表征了单晶金微片上薄层WSe2中强耦合激子-等离激元极化激元的色散，提取了Rabi分裂和极化激元损耗，首次测量了可见光波段的传播长度，并用传输矩阵方法验证了近场测量对复值波矢的预测能力。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Relative efficiency of polariton emission in two-dimensional materials
研究了二维范德华材料六方氮化硼（hBN）中极化激元的发射和传输。我们在这项工作中的具体重点是双曲声子极化激元发射，我们通过散射型扫描近场光学显微镜研究。真实空间纳米图像详细描述了极化激元如何以几种常见的排列方式发射，包括：晶体边缘的光散射，沉积在hBN晶体表面的金属纳米结构，以及随机缺陷和杂质。值得注意的是，近场显微镜的扫描尖端本身就是一个有效的极化子发射器。我们的分析表明，扫描提示优于其他类型的发射器，我们已经调查。此外，极化激元发射和发射效率的研究可以为极化激元器件的开发和其他范德华材料中集体模的基础研究提供见解。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall
Polariton-drag enabled quantum geometric photocurrents in high symmetry materials
较低的对称性使得能够获得在高对称性材料中通常无法获得的广泛的响应集。最好的例子是时间反演禁止量子几何光电流响应（例如，线性注入和循环移位光电流），其被认为在非磁性材料中消失。在这里，我们认为，极化激元拖曳过程，使解锁这样的量子几何光电流，即使在非磁性和中心对称的材料。引人注目的是，我们发现如何有限q照射和费米面位置之间的合作效应导致极化激元选择性光激发（PSP）。PSP能够直接寻址费米表面的紧动量分辨窗口内的载流子，以产生量子几何光电流的巨大增强。这种选择性使得能够沿着费米表面直接跟踪动量分辨的量子几何量，提供了一种新的工具来询问高对称性材料的量子几何。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Floquet polaritons in optically driven materials
State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University（清华大学）；State Key Laboratory of Chips and Systems for Advanced Light Field Display, MOE Key Lab of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture And Measurement, School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
研究光与物质耦合集体模式弗洛凯极化激元，提出基于材料光学性质描述其光谱的框架，应用于石墨烯、六方氮化硼和层状超导体，分别展示泵浦诱导的不同极化激元带，揭示相关特性。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall
Hamiltonian optics of hyperbolic polaritons in nanogranules
利用半经典量子化规则和数值计算方法研究了介电常数张量主值符号相反的材料（所谓双曲材料）的极化激元模。体积和表面限制的极化激元的光谱计算的球形纳米颗粒的六方氮化硼，一种天然的双曲晶体。由外部偶极源激发的极化激元所产生的场分布被预测为由于经典的周期轨道而呈现射线状图案。近场红外成像和Purcell因子测量建议测试这些预测。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall
Exciton-polaritons in van der Waals heterostructures embedded in tunable microcavities
层状材料可以垂直组装以制造一种新型的几个原子层厚的范德华（VDW）异质结构，其与各种衬底和光电子器件几何形状兼容，从而实现用于控制光-物质耦合的新策略。在这里，我们将二硒化钼/氮化硼（MoSe $_2$ /hBN）量子阱（QW）在一个可调谐的光学微腔。部分光-部分物质极化激元本征态是由于MoSe $_2$激子和腔光子之间的强耦合而观察到的，这从中性激子和腔模式之间的明显的反交叉中得到证明，对于单个MoSe $_2$单层量子阱，分裂为20 meV，在MoSe $_2$ /hBN/MoSe $_2$双量子阱中增强到29 meV。共振分裂提供了激子辐射寿命为0.4 ps的估计。我们的研究结果铺平了道路的室温极化激元器件的基础上多量子阱VDW异质结构，其中极化激元凝聚和极化激元注入通过纳入石墨烯接触可能会实现。
2015-05-17 cond-mat.mes-hall
Amplitude- and phase-resolved nano-spectral imaging of phonon polaritons in hexagonal boron nitride
声子极化激元是光子与光学声子强耦合产生的准粒子。在二维材料中激发和控制这些准粒子提供了在纳米尺度上限制和传输光的机会。在这里，我们图像的声子极化激元（PhP）的光谱响应薄六方氮化硼（hBN）晶体作为一个代表性的2D材料使用振幅和相位分辨近场干涉与宽带中红外同步辐射。大的光谱带宽使得能够同时测量面外（780 cm-1）和面内（1370 cm-1）hBN声子模式。与强色散的面内模式相反，面外模式PhP响应较弱。PhP波长的测量揭示了薄hBN薄片的样品厚度成比例的依赖关系，这可以通过描述二维极化激元激发的一般模型来理解。
2015-01-10 cond-mat.mes-hall
Dynamics and condensation of polaritons in an optical nanocavity coupled to two-dimensional materials
本研究通过激子反应坐标变换推导马尔可夫主方程，探究耦合二维材料的光学纳米腔中强耦合区的极化激元动力学，揭示了腔模宽度、温度等对极化激元凝聚的影响及极限温度的关键作用。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall
Exciton Polariton-Polariton Interactions in Transition-Metal Dichalcogenides
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；mar.quest—Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest—马尔堡量子材料与可持续技术中心）
研究通过材料特异性方法，揭示了单层和双层MoS₂中极子-极子相互作用的交换、饱和和偶极-偶极贡献，为极子器件发展提供关键见解。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall
Topological insulators are tunable waveguides for hyperbolic polaritons
层状拓扑绝缘体，例如Bi $_2$ Se $_3$，在THz频率范围内是光学双曲材料。这种材料具有深度亚衍射，高度定向的集体模式：双曲声子极化激元。在薄晶体中，这种模式的色散被分裂成离散的子带，并受到电子表面态的强烈影响。如果表面态被掺杂，则混合集体模式由声子-极化激元与表面等离子体激元的耦合产生。杂化的强度可以通过改变表面态的化学势的外部门来控制。等离子体-声子耦合的动量依赖性导致了古斯-汉兴效应的极化激元模拟。极化激元射线的方向性及其可调谐的古斯-汉欣位移可以通过太赫兹纳米成像观察到。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Functionalized high-speed magnon-polaritons resulting from the magnetic antenna effect
本研究针对光-磁振子耦合弱需大块铁磁体或微波腔的问题，提出多层结构平台，利用磁天线效应实现纳米薄层磁振子与光的强耦合，得到高速、方向可切换的功能化磁振子极化激元，助力无腔的MP信息器件集成。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall
Engineering symmetry breaking in two-dimensional layered materials
二维层状材料中的对称性破缺在它们的宏观电学、光学、磁学和拓扑性质中起着重要作用，包括但不限于自旋极化效应、谷对比物理学、非线性霍尔效应、超有序、铁电性、玻色-爱因斯坦凝聚和非常规超导性。二维层状材料的工程对称破缺不仅提供了调整其物理性质的绝佳机会，而且还提供了在电子学、光子学和光电子学中引入全新物理和技术创新的前所未有的可能性。事实上，在过去的15年里，已经开发了各种各样的物理，结构和化学方法来设计二维层状材料的对称性破缺。本文重点介绍了二维层状材料中反演、转动、时间反演和自发规范对称性破缺的工程研究进展，并阐述了我们对这些进展如何可能导致潜在的新物理和应用的观点。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
The Structure and Dispersion of Exciton-Trion-Polaritons in Two-Dimensional Materials: Experiments and Theory
trions的性质及其与光的相互作用仍然是一个谜。涉及trions的极化激元的组成和分散提供了对这个难题的见解。在掺杂的二维（2D）材料中，激子和激子不是独立的激发，而是由于库仑相互作用而强耦合的。当掺杂的2D材料中的激子也与光波导内的光强耦合时，所得到的极化激元状态是激子、三电子和光子状态的相干叠加。我们实现这些激子-三振子-极化激元耦合的电子掺杂单层的二维材料MoSe 2的光学模式中的光子晶体波导。我们的理论模型，基于这些极化激元的多体描述，再现测量的极化激元能带色散和拉比分裂具有良好的精度。我们的工作揭示了在二维材料的trion状态的结构，也对它们与光相互作用的间接机制。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction of edge exciton polaritons with engineered defects in the van der Waals material Bi2Se3
双曲材料具有独特的性质，使各种有趣的应用在纳米光子学。拓扑绝缘体Bi 2Se 3代表了在THz和可见光范围内的天然双曲光学介质。在这里，使用阴极射线发光光谱和电子能量损失光谱，我们表明，Bi 2Se 3，除了是一个双曲线材料，支持室温激子极化激元。此外，我们还研究了Bi 2Se 3中双曲边激子极化激元的行为。边缘极化激元是由结合到Bi 2Se 3纳米片的上边缘和下边缘的极化激元的耦合产生的混合模式。特别是，我们使用电子能量损失谱比较法布里-珀罗共振出现在边缘极化激元沿原始和人工结构的边缘的纳米片的传播。实验观察到的边缘极化激元的缺陷结构的散射被发现是在良好的协议与时域有限差分模拟。此外，我们实验证明了在相同的开放和封闭的圆形纳米腔的传播边缘极化激元的局域极化激元的耦合。我们的研究结果证明了双曲型极化激元传播的非凡能力，以应付存在的缺陷。这为诸如纳米光学电路、纳米尺度的隐身以及纳米尺度上的纳米量子技术等应用提供了良好的基础。
2020-10-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Polaritonic quantisation in nonlocal polar material
在Reststrahlen区域，在横向和纵向声子频率之间，极性介电材料对光产生金属响应，由此产生的强烈的光-物质相互作用可以导致形成称为表面声子极化激元的混合准粒子。最近的工作表明，当光学系统包含纳米级极性元素，这些激发可以获得纵向场分量作为结果的材料分散的晶格，导致形成二次准粒子称为横向极化激元。在这项工作中，我们建立在以前的宏观电磁理论发展一个完整的二次量子化理论的横向极化激元。从轻物质系统的哈密顿开始，我们处理引入弹性自由能的晶格畸变。然后，我们对角化的哈密顿量，证明运动方程的极化激元是等效的宏观电磁和量子化的非局部运营商。最后，我们展示了如何重建的电磁场的极化激元状态和探讨极化激元诱导的增强的Purcell因子。这些结果表明，如何非局域性可以缩小，增强和光谱调谐近场发射与中红外传感的应用。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generating phase singularities using surface exciton polaritons in an organic natural hyperbolic material
本文首次实验研究TDBC中的双曲表面激子极化激元，通过其强度与相位响应产生并解释相位奇点，揭示其拓扑差异，并为可见光双曲表面极化激元学提供有机材料平台。
2025-06-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated plasmon polariton scattering
二维材料和范德华材料的等离子体激元和声子极化激元最近引起了人们极大的兴趣。不幸的是，他们是出了名的难以观察到的线性响应，因为他们的强限制，低频和纵向模式对称性。在这里，我们提出了一个全新的方法，利用非线性共振散射，我们称之为受激等离子体极化激元散射（SPPS）的光声受激布里渊散射（SBS）的类比。我们表明，SPS允许激发，放大和检测2D等离子体激元和声子极化激元在整个太赫兹范围内，而只需要在近红外或可见光范围内的光学元件。我们提出了一个耦合模理论框架，SPS和基于此发现，SPS的功率增益超过最高的增益在片上SBS中观察到的至少一个数量级。这为二维材料的基础研究开辟了令人兴奋的新可能性，并将有助于缩小光谱学和信息技术中的太赫兹差距。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Accessing phonon polaritons in hyperbolic crystals by ARPES
最近研究的双曲材料主机独特的声子极化激元（PP）模式。这些模式的超短波长，可以比传统的激子-极化激元的波长小得多，对于极端的亚衍射纳米光子学方案是高度感兴趣的。极性双曲线材料如六方氮化硼可用于实现PP模式和外来电荷自由度之间的强长程耦合。后者又可用于控制和探测PP模式。特别感兴趣的是相邻石墨烯片中PP模式和等离子体激元之间的耦合，这为通过角分辨光电子能谱（ARPES）访问PP模式打开了大门。预测了PP模在石墨烯ARPES谱中的丰富结构，为PP模及其与石墨烯等离子体激元的耦合提供了新的探针。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic polaritons in topological nodal ring semimetals
在镜像对称系统中，有可能实现以节线或环为特征的扩展的无带隙电子态。应变引起的修改，这些国家导致出现不同类别的节环具有不同的物理性质。本文研究了第一类节环半金属中的光学响应和电磁波传播，其中低能准粒子色散在动量$k_x$和$k_y$中是抛物线的，在$k_z$中是线性的.这导致高度各向异性的介电常数张量，其中光学响应在一个空间方向上是等离子体激元的，并且在其他两个方向上是介电的。在体材料中产生的正常模式（极化激元）在宽的频率范围内变成双曲线，这进一步通过掺杂水平可调。双曲型极化激元的传播、反射和偏振特性不仅提供了关于这些迷人材料在节环附近最有趣区域的电子结构的有价值的信息，而且为可调谐双曲型材料的应用铺平了道路，其应用范围从反常折射和波导到亚波长薄膜的完美吸收。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
Switchable and unidirectional plasmonic beacons in hyperbolic 2D materials
在双曲二维材料中，能量通过四个窄光束被引导到它们的深亚波长极化激元模式。在这里，我们考虑发射的表面极化激元的双曲二维材料和证明，有效的单向激发是可能的椭圆极化电偶极子，与最佳选择的偶极椭圆度取决于材料的光学常数。通过选择偶极子极化提供的选择规则允许关闭多达两个波束，如果偶极子靠近边缘放置，甚至可以关闭三个波束。这使得偶极子成为发射亚二阶极化子束的方向可切换信标，潜在的逻辑门。我们开发了一个解析近似的激发过程，它描述了数值模拟的结果以及提供了一个简单的物理解释。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall
Some formulae for evaluation of the polariton and plasmon frequencies, in materials
我们提出了计算声子极化激元，等离子体激元和等离子体激元频率的新关系，这不同于标准的关系。因此，我们研究了二维晶格中声子极化激元的频率，并将其应用到CuO_2晶格中。接下来，我们评估石墨烯和Cu 2D和Cu 3D金属中的等离子体频率。此外，我们评估的频率在Cu 2D/空气和Cu 3D/空气界面的表面等离子体激元。所得结果与实验数据吻合较好。此外，我们提出了之间的对应关系的潜在的向量和位移的振荡器。众所周知，二次量子化中算符的对易关系起源于用来描述电磁场的简谐振子。最后，我们提出了光子，声子和等离子体之间的比较。
2014-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of hyperbolic exciton-polaritons in monolayer black phosphorus
双曲极化激元具有很大的光子态密度，并且在一定的传播方向上可以被准直。大多数双曲极化激元在人造超材料中得以维持。然而，自然存在的双曲材料也存在。特别地，层状材料中的自然面内双曲极化激元已在MoO 3和WTe 2中得到证实，它们分别基于声子和等离子体共振。在这里，通过确定各向异性的光学电导率（介电函数），通过光学光谱，我们预测，单层黑磷自然主机双曲激子极化激元由于显着的面内各向异性和强激子共振。在反射光谱中，我们同时观察到高质量单层样品中强而尖锐的基态激子峰和较弱的激发态，这使我们能够确定激子结合能为~452 meV。我们的工作为平面内自然双曲极化激元提供了另一个有吸引力的平台，它是基于激子而不是声子或等离子体激元。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Charge density response in layered metals: retardation effects, generalized plasma waves and their spectroscopic signatures
ISC-CNR（凝聚态物理研究所（CNR））
本文推导了层状金属中长波长密度和电流关联函数的普适表达式，揭示了延迟效应导致广义等离子体模式色散偏离标准RPA结果，并预测了密度响应的双峰结构，可通过高动量分辨电子能量损失谱或X射线光谱观测。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hybridized exciton-polariton resonances in core-shell nanoparticles
纳米光子学的目标是在衍射极限以下的长度尺度上控制和操纵光。通常，纳米结构金属用于此目的，通过利用这种结构支持的表面等离子体激元来限制光。最近，激子（分子）材料已被确定为纳米光子学的替代候选材料。在这里，我们使用理论模型来探索如何通过适当的纳米结构实现表面激子极化激元的杂化。我们专注于在何种程度上的混合模式的频率可以转移相对于底层材料的共振。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
2D material exciton-polariton transport on 2D photonic crystals
本文研究了过渡金属硫族化物极化激元在二维光子晶体中的输运，通过光子模式工程使输运长度较裸激子提升一个数量级，并实现对其色散和动力学的调控，为新颖光子技术提供了通用平台。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polariton Nanophotonics using Phase Change Materials
通过光和材料激发（例如等离子体激元、声子或激子）的耦合形成的极化激元使得纳米级的光-物质相互作用超出了目前常规光学的可能性。近年来，范德瓦尔斯材料中的极化激元引起了人们极大的兴趣，它在传感、集成光子电路和探测器等方面有着广泛的应用。然而，需要新的技术来控制极化激元在纳米尺度上的传播，并实现第一个实用的设备。在这里，我们报告的实验实现的极化激元折射和超光学在中红外线利用低损耗声子极化激元在同位素纯六方氮化硼（hBN），这使得它能够与周围的介电环境，包括低损耗相变材料，锗$_3$锑$_2$碲$_6$（GST）的性能。我们展示了波导限制极化激元在一维几何形状，折射光学元件，如透镜和棱镜的声子极化激元在hBN，我们使用扫描近场光学显微镜的特点。此外，我们展示了超透镜，这使得偏振波阵面工程和亚波长聚焦。我们的方法，由于其亚衍射和平面性质，将使可编程的小型化集成光电子器件的实现，并将按需生物传感器奠定基础。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Revealing dark exciton signatures in polariton spectra of 2D materials
该研究通过理论与实验结合，揭示了在基于钨的TMD材料中暗激子对极化激元光谱的显著影响，通过调节腔失谐控制声子驱动散射通道的开启与关闭，从而在光谱中产生特征性急剧变化，为利用极化激元对纳米材料进行指纹识别提供了新方法。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional natural hyperbolic materials: From polaritons modulation to applications
二维天然双曲材料具有极高的各向异性和双曲型色散关系。由于其固有的各向异性，其中一些甚至可以维持双曲极化激元，具有很大的方向性传播和光压缩到深亚波长尺度。本文综述了二维自然全息模型的各向异性光学特性。四个双曲极化激元（即，声子极化激元、等离子体激元、激子-极化激元和剪切极化激元）及其产生机制进行了详细的讨论。2D HM的自然优点有望用于实际的量子光子应用，例如谷量子干涉、中红外偏振器、自发发射增强、近场热辐射和新一代光电元件等。这些分析的结论概述了二维自然HM存在的问题和潜在的有趣的方向。这些发现可能会在未来激发人们对各向异性2D原子晶体的更多兴趣，以及快速生成用于新应用的天然HM。
2022-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tight bounds and the role of optical loss in polariton-mediated near-field heat transfer
该研究提出体等离激元与极性介质近场辐射热传递的解析框架，推导闭合形式热导并建立光学损耗与共振频率最优匹配的普适条件及紧界，用于定量评估极化激元材料。
2023-03-06 cond-mat.mes-hall 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
Subdiffractional focusing and guiding of polaritonic rays in a natural hyperbolic material
轴向和切向折射率符号相反的单轴材料称为不确定或双曲介质。在这样的材料中，光的传播是不寻常的，导致了新颖的并且通常是非直观的光学现象。在这里，我们报告的红外纳米成像实验表明，晶体的六方氮化硼（hBN），一种天然的中红外双曲线材料，可以作为一个“超聚焦透镜”，并作为一个多模波导。的透镜表现为亚衍射聚焦的声子极化激元下的hBN晶体的金属盘发射。通过对这种发射器周围和样品边缘附近观察到的周期性图案的模态分析，揭示了波导。我们的工作为红外纳米光子学中的各向异性层状绝缘体开辟了新的机会，补充并可能超越具有较低损耗和较高光学局部化的并发人工双曲材料。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Nanoimaging of Hyperbolic Surface Polaritons at the Edges of van der Waals Materials
范德瓦尔斯材料中的双曲极化激元由于其强的电磁场约束、超低的群速度和长的寿命而引起人们的广泛关注。典型地，体积限制的双曲极化激元（HPs）进行了研究。在这里，我们展示了双曲表面极性（HSP）的第一个近场光学图像，这些图像被限制和引导在vdW材料薄片的边缘。为此，我们应用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）发射和实空间纳米成像的双曲表面声子极化激元模式上的六方氮化硼，h-BN，薄片。我们的成像数据显示，基本HSP模式具有更强的场约束，更小的群速度和几乎相同的寿命，相比，基本HP模式相同的h-BN薄片。我们的实验数据，证实了理论，建立了坚实的基础，为未来的研究和应用的超高压和热休克蛋白在vdW材料。
2018-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interfacial anisotropic exciton-polariton manifolds in ReS$_2$
范德瓦尔材料中的轻物质耦合在实现玻色凝聚和超流性方面具有重要的前景。底层半导体的晶体不对称性，如果有的话，可以用来形成各向异性半光半物质准粒子。我们证明了这种高度各向异性激子极化激元在双轴层状半导体的界面处的产生，堆叠在分布式布拉格反射器的顶部。在这种几何结构中，空间受限的光子模式与极化激子及其里德堡态耦合，产生高度各向异性的极化激元流形系统，显示高达68 meV的拉比分裂。入射光束偏振的旋转用于调谐耦合强度并将机制从弱耦合平滑地切换到强耦合，同时还使得能够从一个三体耦合振荡器系统过渡到另一个三体耦合振荡器系统。通过改变弱耦合的光学活性层的数量，可以进一步调谐光-物质耦合。我们的工作提供了一个通用的方法，工程器件的应用在偏振控制极化激元学和光电子学。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity nonlinear optics with layered materials
除了层状材料的独特和多样的光电特性之外，前所未有的材料兼容性和易于集成性已经在它们在纳米光子器件中的利用中产生了显著的兴趣。虽然最初的纳米光子实验主要集中在光源，调制器和探测器上，但最近研究人员已经展示了使用分层材料的非线性光学器件。本文综述了层状介质腔增强非线性光学的研究现状。随着传统的非线性光学相关的谐波产生，我们报告的新兴方向的非线性光学，其中层状材料可以发挥重要作用。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phonon-mediated strong coupling between a three-dimensional topological insulator and a two-dimensional antiferromagnetic material
研究三维拓扑绝缘体与二维反铁磁材料间的强耦合，发现声子介导作用使表面狄拉克等离子体极化激元与磁振子极化激元形成杂化模式，可通过调节TI厚度增强耦合。
2022-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spatiotemporal Visualization of Long-Range Anisotropic Plasmon Polaritons in Hyperbolic MoOCl2
The University of Chicago（芝加哥大学）；James Franck Institute, The University of Chicago（詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）；Department of Chemistry, The University of Chicago（化学系，芝加哥大学）；Department of Physics, The University of Chicago（物理系，芝加哥大学）
研究通过时间分辨光电发射电子显微镜可视化MoOCl₂中长程各向异性等离子体极化子的动态，发现其传播长度和损耗特性优于短程极化子，展示了其在集成纳米光子学中的应用潜力。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enwrapped Perylene Bisimide Enables Room Temperature Polariton Lasing and Photonic Lattices
本研究针对室温极化激射的发射体材料需求，采用强包裹型苝二酰亚胺制备光学微腔，通过大体积取代基抑制发光猝灭实现室温极化激射，并展示了光子限域与极化能带结构，为可调光-物质耦合研究提供了新路径。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaritons in photonic hypercrystals of van der Waals materials
针对面内双曲声子极化激元动量失配、难以远场激发的问题，本文以 α-MoO₃ 构建可扭转光子超晶体，实现远场激发与响应调控。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaritons in two-dimensional parabolic waveguides
由二维（2D）材料支持的高度受限的极化激元套件构成了纳米光学的通用平台，提供了在深亚波长尺度上引导光的手段。特别是石墨烯，由于其支持长寿命等离子体激元的能力而引起了相当大的兴趣，这些等离子体激元可以通过电子门控进行主动调谐。虽然石墨烯优异的光电性能在等离子体中被广泛利用，但其机械柔性在相同的背景下仍然相对不足。在这里，我们提出了一个半解析的形式主义来描述等离子体激元和其他极化激元支持的波导弯曲成抛物线形状的2D材料。具体地，对于石墨烯抛物线，我们的理论揭示了与石墨烯等离子体相关联的已经很大的场限制可以通过将原本平坦的石墨烯片弯曲成抛物线形状来显著增加，从而形成等离子体波导，而不会经由图案化引入潜在的有损耗的边缘终端。此外，我们表明，在二维抛物波导中与这种通道极化激元相关的高场约束可以增强抛物顶点附近量子发射体的自发发射率。我们的研究结果一般适用于二维极化激元在原子级薄的材料上沉积到凹槽或楔准备在基板上或自由悬挂在一个准抛物线（悬链线）形状。我们设想，可以利用2D材料的光电和机械灵活性来产生具有多功能特性的2D通道极化激元，这些特性可以应用于广泛的纳米光学功能，包括亚波长极化激元电路和明亮的单光子源。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Attractive trion-polariton nonlinearity due to Coulomb scattering
本文从理论上研究了准粒子间库仑相互作用引起的二维材料中三振子极化激元的非线性。为了计算相互作用常数，我们通过将三子波函数展开到高斯基中来精确求解三体Wannier方程。利用这些波函数，我们计算了交换过程中的三子-极化激元相互作用能，解决了三子-三子散射的突出问题。我们发现这种非线性是不同散射通道之间竞争的结果。这种抵消效应对波函数重叠敏感，并取决于材料参数。最重要的是，我们的结果表明，三振子极化激元之间的非线性相互作用是有吸引力的，并且比激子极化激元之间的相互作用强五倍。因此，我们的工作描述了该制度的trion极化激元提供的前景有吸引力的流体的光在单层的过渡金属dichalcogenides。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Robust Room-Temperature Polariton Condensation and Lasing in Scalable FAPbBr$_3$ Perovskite Microcavities
本文在旋涂制备的可扩展FAPbBr$_3$钙钛矿微腔中实现了室温激子-极化激元凝聚与激射，其阈值更低、相干时间更长且稳定性优异，为室温极化激元学提供了新材料与高效制备方案。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropic exciton-polaritons reveal non-Hermitian topology in van der Waals materials
Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）
研究通过各向异性二维材料中的光子微腔实现非厄密拓扑的激子极子能带分布，并揭示了极化模式中异常点的出现。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of two thresholds leading to polariton condensation in 2D hybrid perovskites
二维钙钛矿材料具有优异的非线性光学性能、易加工性和多功能性，是一种很有前途的光子晶体材料。特别地，利用其高振荡器强度，2D钙钛矿的结晶形式可以用作光学微腔中的激子介质，允许在强光-物质耦合机制中研究其光学性质。虽然在室温下已经在不同的材料中观察到极化激元凝聚，但在这里我们首次观察到2D钙钛矿中的两个不同的阈值过程，这种材料迄今为止从未显示出自发的相变。特别是，我们证明激光从双激子状态，这有助于填充较低的极化激元分支，并在较高的激发功率，最终导致形成的极化激元凝聚。发射线宽变窄和超过50 x 50 um 2面积的空间相干性是吸烟枪，在2D混合钙钛矿中形成量子相干态。我们的研究结果不仅显示了在二维钙钛矿极化激元凝聚体的形成，但他们也是至关重要的物理机制，导致相干相变的钙钛矿为基础的极化激元微腔的理解。
2020-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mechanistic principles of exciton-polariton relaxation
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究揭示了受激极子弛豫过程的微观机理，通过量子-经典混合模拟和分析，发现声子诱导的上极子到下极子弛豫分两步进行，且材料有限厚度抑制了极子内带弗罗希奇散射。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A new twisting phase transition in layered materials
扭曲二维层状材料表现出许多新颖而独特的现象，如绝缘和超导转变、超润滑性等。然而，扭曲对这些现象的影响仍然不清楚。一个关键的挑战是扭转和材料性能之间缺乏联系。在这里，扭曲诱导的莫尔图案与双层石墨烯的构型熵直接相关，基于该构型熵，揭示了层状材料中新的扭曲相变。最关键的是，发现扭转相变是尺寸依赖性的。AB堆积和扭曲相之间的相变的多样性可以提供对双电子学和扭曲学的理解。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polaron-enhanced polariton nonlinearity in lead halide perovskites
激子-极化激元相互作用产生的强有效光学非线性效应为实现全光集成逻辑门提供了一个通用的平台。在目前大多数激子材料中，激子对热波动的鲁棒性与激子-激子相互作用的强度之间存在直接联系，使得具有最高水平的激子非线性的材料仅适用于低温温度。在这里，我们表明，强极化效应，钙钛矿材料的特点，允许克服这一限制。也就是说，我们证明了纳米结构的有机-无机卤化物钙钛矿MAPbI $_3$的非线性光学响应的创纪录的高值，实验检测为飞秒激光照射下的极化激元分支的19.7 meV蓝移。这显著高于基于传统半导体和过渡金属二硫属化物单层的样品的特征值。所观察到的强极化子增强的非线性存在的四晶和正交相的MAPbI $_3$，并保持稳定，在高温下。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern number and orbital magnetization in ribbons, polymers, and layered materials
轨道磁化的现代理论在非相互作用水平上解决了晶体材料：其中可观察的是几何被积函数的k空间积分。或者，磁化强度允许在r空间中的局部表示，即“密度”，其也可以处理非晶体和/或非均匀材料;陈氏数允许类似的密度。在这里，我们提供了制定带状，聚合物和层状材料，其中k空间和r空间积分进入两个可观的定义。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exact states and spectra of vibrationally dressed polaritons
光和物质之间的强耦合对于各种有机材料都是可能的。与简单的无机物相比，有机材料通常具有复杂的光谱，具有振动修饰的电子跃迁。与光的强耦合与这种振动敷料竞争，如果足够强，可以抑制电子和振动自由度之间的纠缠。通过利用对称性，我们可以进行精确的数值对角化，找到中间数量的分子的极化激元状态，并使用这些来定义和验证热力学极限下的较低极化激元状态和强耦合谱的精确表达式。使用这种方法，我们发现，振动去耦发生作为一个尖锐的过渡以上的临界物质光耦合强度。我们还演示了极化激元谱如何随分子数的变化而变化，仅在大$N$时才恢复经典线性光学结果。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Visible-frequency hyperbolic plasmon polaritons in a natural van der Waals crystal
本研究在天然范德华晶体MoOCl2中实验证实了可见及近红外波段低损耗面内双曲等离激元极化激元，为超透镜、超分辨成像等应用提供新平台。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magneto-polaritons in Weyl semimetals in a strong magnetic field
外尔半金属的奇异拓扑和输运性质在凝聚态物质界引起了很大的兴趣。在这里，我们表明，外尔半金属在强磁场是非常不寻常的光学材料。电磁波的传播受到手征外尔费米子的等离子体激元响应和由磁场引起的极端各向异性之间的相互作用的影响。由此产生的磁极化激元具有一些特殊的性质，如双曲色散，光子阻带，耦合诱导透明，和宽带偏振转换。这些效应可用于这些材料的光谱学，包括手性异常的检测，或用于宽带太赫兹/红外应用。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
The refraction of surface plasmon polaritons
我们展示了一个复杂的斯涅耳定律可以用来描述折射的表面等离子体激元（SPPs）在两种金属之间的界面，验证其预测与3-D电动力学模拟。折射产生了独特的SPP功能，包括波形和色散关系，取决于入射波和相关材料的不均匀性。这些特征使得可以产生远离界面传播的SPP，其中显著的限制垂直于传播方向。我们还表明，它是可能的编码到折射SPP的入射材料的光学特性。金属-金属SPP折射的这些结果为基于等离子体的器件的设计提供了新的途径。
2013-12-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailoring dispersion of room temperature exciton-polaritons with perovskite-based subwavelength metasurfaces
激子-极化激元是由绝缘体或半导体中的激子和光子之间的强耦合机制产生的基元激发，代表了研究光的量子流体和实现有前景的全光学器件的有希望的平台。在用于室温极化激子器件的不同材料中，二维（2D）层状钙钛矿最近因其在室温下突出的激子特性而成为有希望的候选材料之一。在这里，我们报告的激子极化激元在室温下的共振超颖表面从亚波长的2D晶格的钙钛矿柱的实验演示。这些超颖表面通过旋涂获得，然后在预图案化的玻璃骨架中结晶钙钛矿溶液。强耦合制度揭示的角度分辨反射率和光致发光测量，显示anticrossing光子模式和激子共振与拉比分裂在200毫电子伏的范围内。此外，我们表明，极化激子色散可以通过定制的光子布洛赫模式耦合到钙钛矿激子。线性，抛物线，和多谷极化激元色散实验证明。我们所有的结果都完美地再现了基于严格的耦合波分析和辐射-物质相互作用的量子理论的基础上的基本模型的数值模拟。我们的研究结果提出了一种新的方法来研究激子极化激元，并铺平了道路，在室温下运行的大规模和低成本的集成极化激元器件。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
