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
Gain-induced trapping of microcavity exciton polariton condensates
利用强度稳定激光器，在非共振激发下，对GaAs基微腔中激子极化激元凝聚体进行了实空间和动量空间光谱研究。一个有效的捕获机制被揭示，这是由于受激散射增益内有限的激发光斑结合短的寿命。我们观察到几个量子化的模式，而最低的状态显示海森堡有限的实和动量空间分布。实验结果定性再现了一个开放的耗散Gross-Pitaevskii方程模型。
2010-01-20 cond-mat.quant-gas
Polariton Emission Characteristics of a Modulation-Doped Multiquantum-Well Microcavity Diode
研究了强耦合区极化激元-电子散射对电注入GaAs基量子阱微腔二极管性能的影响。通过用硅掺杂剂调制掺杂，在量子阱中引入电子气。据观察，极化激元-电子散射抑制在较低的极化激元分支的弛豫瓶颈。然而，在k处产生简并相干凝聚是不够的||~ 0和相干发射。
2012-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Interference effects in the two-dimensional scattering of microcavity polaritons by an obstacle: phase dislocations and resonances
我们考虑内的二维微腔极化激元散射的障碍物的线性描述的干涉效应。极化激元波可以表现出由入射场和散射场的干涉产生的相位位错。我们在奇异光学的一般框架内描述这些结构。我们还讨论了另一种类型的干扰效应出现由于形成（准）共振的潜在的排斥障碍物与尖锐的边界。我们讨论了我们的方法描述最近的实验结果的相关性，并提出了一个标准，用于评估非线性效应的重要性。
2015-03-03 cond-mat.quant-gas
Collective pairing of resonantly coupled microcavity polaritons
我们考虑了微腔极化激元在双极化激元费什巴赫共振附近调谐的可能相位。我们发现，以及定期极化激元超流相，一个“分子”超流存在，（准）长程序只对极化激元。我们描述了这种状态的实验签名。利用变分方法，我们找到了相图（临界温度，密度和激子光子失谐）。与超冷原子不同的是，分子超流体并不是天生不稳定的，我们的相图表明它在目前的实验中是可以实现的。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Searching for the Kardar-Parisi-Zhang phase in microcavity polaritons
最近的近似分析工作表明，在一定值的外部泵浦，光学参量振荡器（OPO）制度的微腔极化激元可以提供一个长期寻求实现的Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）物理在2D。在这里，通过使用截断维格纳方法数值求解完整的微观模型，我们证明了OPO的预测KPZ相位对涡旋或其他效应的出现是鲁棒的。对于这些泵的强度，在垂直于泵的方向上的空间相关性，和相位波动的分布，密切匹配的形式特征的KPZ的普遍性。这有力地表明了在未来的极化子OPO实验中观察KPZ行为的可行性。
2022-04-28 cond-mat.quant-gas
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
Zero Dimensional Polariton Laser in a Sub-Wavelength Grating Based Vertical Microcavity
平面微腔中的半导体激子-极化激元在非平衡状态下形成相干二维凝聚体。然而，多个低维极化激元量子系统的耦合，迫切需要的极化激元量子器件的应用和新的腔格物理，已受到限制，由于传统的腔结构。在这里，我们展示了非破坏性地使用由单层亚波长光栅镜和分布式布拉格反射器制成的混合腔的极化激元的完全限制。在选定的偏振态下观察到单模偏振激元激光。将可设计的平板镜并入常规垂直腔中，当在强耦合机制中操作时，能够以可扩展的方式限制、控制和耦合极化激元气体。这可能为基于极化激元的量子光子器件和耦合腔量子电动力学系统的实验实现打开一扇大门。
2014-01-09 cond-mat.quant-gas
Coherently driven microcavity-polaritons and the question of superfluidity
由于其驱动耗散的性质，光子量子流体对理解超流性提出了新的挑战。已经观察到一些相关的效应，特别是相干驱动的微腔极化激元的几乎无耗散流的报告被认为是超流的确凿证据。在这里，我们表明，超流响应-纵向和横向力的响应之间的差异-为零相干驱动极化激元。这是由外部锁相引起的有间隙的激发光谱的结果。此外，虽然在有限的泵动量存在一个正常的组成部分，其余的形成一个刚性的状态，是不响应的纵向或横向扰动。有趣的是，当激发光谱的实部具有线性色散时，总响应几乎为零，这是实验研究的范围。这表明，观察到的散射抑制应该被解释为这种新的刚性状态的标志，而不是超流体。
2018-10-03 cond-mat.quant-gas
An acoustic black hole in a stationary hydrodynamic flow of microcavity polaritons
我们报道了超流流体动力学效应的实验研究，在一维极化激元流体沿横向图案化的半导体微腔流动，并击中一个微米级的工程缺陷。在高激发功率下，在极化激元动力学中观察到超流传播效应，特别是，在缺陷位置形成尖锐的声学视界，分离亚音速和超音速流动的区域。我们的实验结果定量再现广义Gross-Pitaevskii方程的基础上的理论计算。通过光子相关测量来观察霍金辐射的前景被阐明。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Phase diagram of microcavity polariton condensates with a harmonic potential trap
从理论上研究了在不同泵浦条件下非均匀激子-极化激元凝聚体的相变。通过对复Gross-Pitaevskii方程的径向对称解的Bogoliubov激励，我们不仅确定了由流体可压缩性符号决定的稳定模和不稳定模的分叉，而且确定了由基元激励和单量子涡旋稳定性表征的两种不同的稳定模.一种是具有Goldstone平坦色散的准凝聚BKT相，另一种是具有线性色散的局域BEC相，在零动量时具有激发能隙。
2013-09-12 cond-mat.quant-gas
Direct observation of the quantum-fluctuation driven amplitude mode in a microcavity polariton condensate
希格斯振幅模是一种集体激发，在广泛的物质类别中被研究和观察到，包括超导体、电荷密度波、反铁磁体、3He p波超流体和超冷原子凝聚体。在迄今为止报道的所有观测中，振幅模式是通过扰动凝结物脱离平衡而激发的。研究激子极化激元凝聚体，在这里，我们报告的第一次观察到这种模式纯粹由内在量子涨落没有这样的扰动。通过使用高质量的微腔和拉曼光谱仪，以最大限度地拒绝从冷凝物的光致发光，我们观察到弱，但明显的光致发光的能量低于冷凝物的排放。我们确定这是所谓的鬼分支的振幅模式所产生的量子耗尽的凝聚到这个模式。这些能量，以及光致发光光谱的整体结构，与我们的理论分析吻合得很好。
2019-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
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
Observation of bright polariton solitons in a semiconductor microcavity
微腔极化激元是一种半光半物质的复合准粒子，具有丰富的物理性质，如非平衡玻色-爱因斯坦凝聚、参量散射和超流性等。与此同时，极化激元在信息处理应用中比光子具有一些重要的优势，因为它们的激子分量导致较弱的衍射和较强的粒子间相互作用，这分别意味着非线性功能的更紧密的局域化和更低的功率。本文首次在强耦合半导体微腔中观测到了亮极化激元孤子。极化激元孤子被证明是无衍射的高密度波包，这是强烈的本地化在真实空间中与相应的宽频谱的动量空间。与玻色凝聚超冷原子气体等其他物质波系统中已知的孤子不同，它们是非平衡的，依赖于损耗和外部泵浦之间的平衡。微腔偏振激元孤子在皮秒时间尺度上被激发，因此与其仅具有纳秒响应时间的光对应物半导体腔激光器（VCSEL）相比，微腔偏振激元孤子对于超快开关和信息传输具有显著的益处。
2011-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Anomalous Quantum Propagation of Microcavity Exciton Polaritons
本文探究半导体微腔中激子极化子的量子传播，发现其反常现象偏离现有理论预测，通过标度理论揭示了一种区别于 Anderson 局域化的新局域化相，并验证了包含非线性与有限寿命的自洽理论。
2024-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Theory of two-component superfluidity of microcavity polaritons
The Graduate School and University Center, The City University of New York（纽约市立大学研究生院与大学中心）；Hunter College of The City University of New York（纽约市立大学亨特学院）；New York City College of Technology, The City University of New York（纽约市立大学纽约城市科技学院）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺斯蒂亚国际物理中心）；The University of Chicago（芝加哥大学）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
本文提出双组分微腔极子超流理论，通过引入粒子数分裂参数α，研究极子占据率对临界温度和声速的影响，为非平衡极子超流研究提供理论基础。
2025-12-17 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
Vortex Dynamics of Rotating Bose-Einstein Condensate of Microcavity Polaritons
在这项工作中，我们执行的旋转，谐波捕获，玻色-爱因斯坦凝聚体的微腔极化激元的数值研究。开发了求解复杂Gross-Pitaevskii方程的有效数值方法（工具箱）。使用这种方法，我们调查的行为如何形成的内部的冷凝物的涡的数量的变化，作为各种系统参数的变化。与原子凝聚相比，我们发现，存在一个（实验上可实现的）参数值的范围内，所有的漩涡可以使消失，即使有一个高的旋转。我们进一步探讨了这个区域如何通过其他自由参数进行调谐，并讨论了这项研究如何有助于实现极化激元的合成磁场，从而为实现量子霍尔物理和许多其他奇异现象铺平了道路。
2015-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Ultra-strong trion-polaritons
本文提出量子场论方法，研究超强耦合下微腔半导体中三子-极化激元的形成，预测了极化子与虚光子相互作用产生的新型多体态。
2024-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhanced scattering between electrons and exciton-polaritons in a microcavity
强光-物质相互作用和电荷掺杂之间的相互作用代表了追求奇异多体物理学和光电子学的重要前沿。在这里，我们考虑一个简化模型的二维半导体嵌入在一个微腔中，电子和空穴之间的相互作用是强烈屏蔽，使我们能够开发一个图形形式主义这个系统的激子极化激元传播的解析表达式。我们将其应用到自旋极化极化激元和电子的散射，并表明，这是强烈增强激子-电子相互作用相比。正如我们所认为的，这个反直觉的结果是由于强的光-物质耦合引起的碰撞能量转移的结果，因此这是一个通用的特征，也适用于更现实的电子-空穴和电子-电子相互作用。我们进一步证明，缺乏固有的伽利略不变性的光-物质耦合系统可以导致一个狭窄的共振的极化激元-电子相互作用接近的极化激元拐点的功能。我们的研究结果是潜在的重要实现可调光介导的带电粒子之间的相互作用。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Measurement of exciton fraction of microcavity exciton-polaritons using transfer-matrix modeling
本研究针对高Q微腔中激子占比难测定的问题，结合多种光谱测量约束传输矩阵拟合模型，完成GaAs/AlGaAs微腔极化激元激子占比的校准，并给出多样品的占比-能量拟合曲线，为多体理论研究提供关键参数支撑。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
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
Creation and manipulation of stable dark solitons and vortices in microcavity polariton condensates
孤子和涡旋在不同的物理系统中得到了广泛的关注，因为它们在信息存储，处理和通信中提供了潜在的用途。在半导体微腔中的激子-极化激元凝聚体中，可以光学地产生孤子和涡旋。然而，暗孤子是不稳定的，涡旋不能在空间上控制。在目前的工作中，我们证明了存在稳定的暗孤子和涡旋下的非共振非相干激发的极化激元凝聚与一个简单的空间周期泵。在一维中，我们表明，一个额外的相干光脉冲可以被用来创建或销毁一个暗孤子在一个控制的方式。在两个维度，我们证明了相干光束可以用来移动一个漩涡的晶格上的一个特定的位置或设置成运动，通过简单地切换周期性的泵结构从二维（晶格）到一维（条纹）。我们的理论研究结果打开了令人兴奋的可能性，光学按需产生和控制的暗孤子和涡旋的极化激元凝聚。
2017-03-23 cond-mat.quant-gas physics.optics
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
Analog Hawking radiation from an acoustic black hole in a flowing polariton superfluid
本文从理论上研究了一维半导体微腔中激子-极化激元流动超流中模拟声学黑洞的霍金辐射过程。偏振激元相干注入到微腔的激光泵与适当定制的点轮廓。通过在沿腔面的极化激元流中插入一个缺陷，产生了一个具有较大模拟表面引力的事件视界。模拟霍金辐射的实验可观察到的签名中确定的声子波包的散射离开地平线，以及在空间相关模式的量子波动的极化激元密度。这些桌面光学系统的引力物理模拟模型的潜力是定量确认的数值计算，使用现实的参数为国家的最先进的设备。
2012-06-19 cond-mat.quant-gas
Temporally resolved second-order photon correlations of exciton-polariton Bose-Einstein condensate formation
利用时间分辨优于3 ps的二阶时间相关测量方法，对CdTe微腔进行了自发玻色-爱因斯坦凝聚的测量。在激光脉冲之后，非共振激发的热极化激元布居弛豫成相干极化激元凝聚。由微腔发射的光的光子统计证明了从热态到相干态的清晰的相变，其发生在受激散射开始后的3.2 ps内。在这个非常快的过渡，我们表明，发射具有非常高的相干性，持续超过100 ps后，冷凝物的建立。
2015-12-04 cond-mat.quant-gas
Experimental verification of the very strong coupling regime in a GaAs quantum well microcavity
当光和物质之间的耦合变得与不同激发态之间的能隙相当时，它们杂交，导致近年来引起人们极大兴趣的丰富而复杂的现象学的出现。虽然在各种实施方式中已经观察到具有不同数量的激发的状态之间的混合（所谓的超强耦合状态），但是不同的单激发状态之间的杂交的效果（称为非常强的耦合状态）仍然是难以捉摸的。在半导体量子阱中，当耦合强度与激子结合能之比接近于1时，这种机制被预测表现为光子介导的电子-空穴耦合，导致两个极化激子分支的不同激子波函数。在这里，我们实验验证了存在这种制度的磁光测量上的微腔与28 GaAs量子阱，表明平均电子-空穴分离的上极化激元显着增加相比，裸量子阱激子玻尔半径。这表现在零失谐附近的抗磁位移，超过了一个数量级的较低的极化激元的位移和裸量子阱激子抗磁位移的两倍。较低的极化激元表现出的抗磁位移小于预期的刚性激子的耦合腔模式，这表明更紧密结合的电子-空穴对比裸量子阱。
2017-04-15 cond-mat.quant-gas
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
Macroscopic coherence and vorticity in room-temperature polariton condensate confined in a self-assembled perovskite microcavity
本文在CsPbBr₃自组装回音壁微腔中实现室温激子-极化激元凝聚，利用本征无序与光子限域的平衡诱导凝聚体碎裂，并通过干涉测量证实扩展相位相干性和量子化涡旋，为研究室温驱动-耗散光量子流体及拓扑光子学提供了可扩展平台。
2025-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
