Organic polariton lasing and the weak- to strong-coupling crossover
在实验实现了有机分子的室温极化激元激光之后,我们提出了一个微观模型,该模型使我们能够探索从弱到强的物质-光耦合的交叉。我们考虑了一个非平衡Dicke-Holstein模型,它既包含了与振动模的强耦合,又包含了强物质-光耦合,给出了该模型在热力学极限下的相图。本文讨论了极化激元激光的机理,揭示了一个自调谐过程,并指出了常规染料激光器与有机极化激元激光器的联系和区别。
2018-08-23 cond-mat.quant-gas physics.optics
Multimode Organic Polariton Lasing
我们提出了一个超越平均场的方法来预测有机极化激元激光的性质,占所有相关的光子模式在一个平面微腔。从微观图像开始,我们展示了激光如何在与最大增益共振的极化激元态和极化激元色散底部的极化激元态之间切换。我们展示了如何人口的非激射模式可以被发现,并通过使用两个时间的相关性,我们展示了光致发光光谱(激射和非激射模式)的泵浦和耦合强度的演变,证实了最近的实验工作的起源极化激元激光蓝移。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Helical polariton lasing from topological valleys in an organic crystalline microcavity
拓扑光子学为发展具有强无序免疫光传输和可控螺旋度的光子器件提供了重要平台。光子与激子(或极化激元)的混合产生了具有手征模式的非平凡极化激元带,允许在强耦合光物质系统中操纵螺旋激光器。在这项工作中,我们证明了螺旋极化激元激光从拓扑谷的有机各向异性微晶腔的基础上定制的本地非平凡带几何。这种偏振激元激光器沿不同的角度方向发射不同螺旋度的光。通过非线性弛豫过程实现了显着增强的手征特性。螺旋拓扑极化激元激光器为探索光-物质相互作用的新拓扑现象和发展基于极化激元的自旋电子器件提供了一个理想的平台。
2021-10-26 cond-mat.quant-gas physics.optics
Direct measurement of polariton-polariton interaction strength in the Thomas-Fermi regime of exciton-polariton condensation
激子极化激元(半导体中的轻物质准粒子)的玻色凝聚为研究具有自发宏观相干性的非平衡量子系统提供了一个固态平台。这些驱动,耗散冷凝通常共存,并与非相干的水库,这破坏了冷凝的关键参数的测量相互作用。在这里,我们克服了这个限制,通过创建一个高密度的激子极化激元凝聚在光诱导的“盒”陷阱。在这种所谓的“费米-费米子”状态下,凝聚物与储集层完全分离,其行为受粒子间相互作用的支配。我们使用这种制度,直接测量极化激元-极化激元相互作用强度,并减少现有的不确定性,其值从四个数量级的理论预测的三倍之内。以前只在处于热平衡的超冷原子气体中证明过费米子区。在一个非平衡激子极化激元系统中,这一制度提供了一个新的机会,研究相互作用驱动的影响揭露了非相干水库。
2019-07-16 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
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
Dynamics of a Polariton Condensate in an Organic Semiconducting Microcavity
最近的薄膜微腔实验给出了激子-极化激元态玻色凝聚的证据。受这些观察的启发,我们认为这种奇异的“半光/半物质”状态可以在薄膜有机半导体中观察到的可能性,其中振荡器强度通常比无机系统更强。在这里,我们提出了一个理论模型和模拟的宏观激子-极化子凝聚体的thracene薄膜夹在一个微米级的谐振腔,并建立条件下,BEC可以在这些系统中实现的标准。我们认为,晶格无序的阈值强度上的影响,必要的创建极化超流态,并得出结论,即使允许高达5%的晶格内的分子的角无序,超流过渡仍然尖锐。
2011-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
A room-temperature electrical-field-enhanced ultrafast switch in organic microcavity polariton condensates
集成电光开关是现代光电子学发展的基本元件之一。激子极化激元是一种混合玻色子准粒子,具有激子和光子的独特性质,作为光子系统的一种结构,已经显示出很大的前景。对于这个系统,我们证明了一个显着的改善发射强度和冷凝阈值通过施加一个电场的微腔填充有机微带。我们的理论研究表明,电场使激子的偶极性和诱导的激子极化激元相互作用和极化激元寿命的增强。基于这些电场诱导的变化,在室温下实现了亚纳秒电场增强的极化激元凝聚态开关,为开发强光-物质耦合机制下的片上集成光子器件提供了基础。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
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
Efficient many-body non-Markovian dynamics of organic polaritons
我们展示了如何模拟一个模型的许多分子与强耦合到许多振动模式和集体耦合到一个单光子模式。我们这样做,通过结合过程张量矩阵乘积算子的方法与平均场近似,降低了问题的维数。我们分析了非相干泵浦下的模型的稳态,以确定腔失谐,光-物质耦合强度和环境温度的偏振激元激光阈值的依赖关系。此外,通过测量两次关联,我们研究了平均场的二次涨落,并计算了光致发光谱。我们的方法使人们能够模拟多体系统与多个环境的强耦合,并提取静态和动态特性。
2022-10-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Information processing with topologically protected vortex memories in exciton-polariton condensates
我们表明,在非平衡系统的激子极化激元凝聚体,其中极化激元产生的非相干泵浦,一个环形泵允许固定涡旋存储器元件的拓扑电荷$m = 1$或$m = -1$。使用简单的电势引导,我们可以选择是否复制相同的电荷或将其反转到另一个空间分离的环形泵上。这种对二进制信息的操纵开辟了使用涡旋作为拓扑保护记忆组件的新型处理的可能性。
2014-07-03 cond-mat.quant-gas
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
Optimal temperature estimation in polariton Bose-Einstein Condensate
提高温度的测量精度是非常重要和具有挑战性的,特别是在低温范围内。基于极化激元热化过程中不变子空间的存在性,提出了一种提高低温测量精度的新方法,得到了Landau界,避免了温度测量不确定度随温度趋近于零而发散.随着极化激元态数的增加,低温的测量精度显著提高。为了抵抗耗散,非相干泵浦是必要的,以获得在稳态编码的温度信息。应当注意,由于温度的量子费舍尔信息变得越来越不依赖于极化激元的总数,太强的非相干泵浦是浪费的。
2022-05-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase diagram and universal scaling regimes of two-dimensional exciton-polariton Bose-Einstein condensates
本研究通过数值模拟揭示二维激子-极化激元凝聚体在非相干泵浦下的三个普适标度区,提供统一相图并解释近期实验观测。
2025-09-26 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
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
Non-Markovian stochastic Gross-Pitaevskii equation for the exciton-polariton Bose-Einstein condensate
本文提出了一个非马尔可夫的Gross-Pitaevskii方程来描述非相干泵浦下激子-极化激元系统中凝聚态的形成。通过引入空间δ相关的噪声项,我们观察到从空间有序相到无序相的转变,随着温度的升高。在此过程中,冷凝物的数量显著减少。不规则地定位分离密集点的冷凝物以上的转变温度被揭示。利用伽柏变换,它表明,随着温度的升高,凝聚消相干,这是伴随着从窄带到宽带谱密度的过渡。
2022-12-14 cond-mat.quant-gas
Controlled ordering of topological charges in an exciton-polariton chain
我们证明,实验和理论上,控制加载的激子极化激元涡旋链到一个一维阵列的捕获势。两种类型的涡链之间的切换,拓扑电荷的相同或交替的符号,是通过适当的成形的非相干泵浦光束,驱动系统的玻色子凝聚的制度。类似于自旋链,这些涡旋序列实现了“铁磁”或“反铁磁”顺序,其中自旋的作用由轨道角动量扮演。“铁磁”有序的旋涡与形成一个持久的手征电流。我们的研究结果为在周期激子-极化激元系统中控制产生非平凡的轨道角动量分布和拓扑序铺平了道路。
2018-07-06 cond-mat.quant-gas
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
Low-energy collective oscillations and Bogoliubov sound in an exciton-polariton condensate
我们报道了在圆“箱”阱中观察到的激子极化子凝聚体的低能、低动量集体振荡。振荡主要由偶极子和呼吸模式,和两个模式的频率的比例是一致的弱相互作用的二维囚禁玻色气体。从偶极子振荡频率提取的声速小于Bogoliubov声音,这可以部分地解释为非相干水库的影响。这些结果为理解储集层、耗散、能量弛豫和有限温度对激子-极化激元凝聚体和其他二维开放耗散量子流体的超流性质的影响铺平了道路。
2021-01-18 cond-mat.quant-gas
Azimuthons and pattern formation in annularly confined exciton-polariton Bose-Einstein condensates
本文对环形光诱导陷阱中由凝聚激子-极化激元形成的双组分(旋量)驱动耗散量子流体的稳态进行了数值分析。我们证明了非相干环形光泵产生的激子-极化激元限制支持存在固定和旋转方位角调制密度的方位角定态。这种状态可以通过具有定义的轨道角动量的相干光脉冲来印记,以及在存在热噪声的情况下自发产生。
2015-11-08 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Polariton ring condensates and sunflower ripples in an expanding quantum liquid
光学泵浦高质量半导体微腔允许自发形成极化激元凝聚体,其可以在许多微米的距离上传播。紧聚焦的泵浦点在这里被发现产生扩展的非相干瓶颈极化激元相干放大的弹道极化激元,并导致不寻常的环凝聚的形成。这种量子液体被发现形成一个显着的向日葵状的空间波纹图案所产生的瑞利散射相干极化激元波在切伦科夫制度的自干涉。
2012-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamics and stability of dark solitons in exciton-polariton condensates
我们提出了一个全面的分析理论的本地化非线性激发-暗孤子,支持的非相干泵浦,空间均匀激子极化激元凝聚。我们发现,在保守系统中的暗孤子相比,这些非线性激发“放松”的背景在有限的时间,这严重依赖于凝聚体的参数混合。我们的轨迹和寿命的分析结果与直接数值模拟的开放耗散平均场模型非常一致。此外,我们表明,准一维暗条纹在一个二维的开放耗散凝聚的横向不稳定性演示的功能,是完全不存在的保守系统,作为创建的涡旋-antivortex对竞争的孤子弛豫过程。
2014-04-07 cond-mat.quant-gas nlin.PS
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
Dynamical instability of a non-equilibrium exciton-polariton condensate
通过对有机极化子量子流体的单次成像,我们观察到了长期以来一直寻求的非平衡凝聚体的动力学不稳定性。在没有任何自由参数的情况下,我们发现实验数据与开放耗散Gross-Pitaevskii方程的数值模拟之间存在很好的一致性,这使我们能够得出有关系统物理的几个重要结论。我们发现,水库动力学是在强非绝热制度,这使得复杂的Ginzburg-Landau描述无效。所观察到的从稳定到不稳定的流体的过渡只能通过考虑到特定形式的介质介导的不稳定性以及由泵点的有限范围引起的粒子电流来解释。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas