Ekscyton-polaryton

W fizyce ekscyton -polaryton jest rodzajem polarytonu ; hybrydowa kwazicząstka światła i materii powstająca w wyniku silnego sprzężenia elektromagnetycznych oscylacji dipolarnych ekscytonów (w masie lub w studniach kwantowych ) i fotonów . Ponieważ wzbudzenia świetlne obserwuje się klasycznie jako fotony , które są cząstkami bezmasowymi, nie mają one zatem masy , jak cząstka fizyczna. Ta właściwość czyni je kwazicząstkami .

Teoria

Sprzężenie dwóch oscylatorów, modów fotonów w optycznej mikrownęce półprzewodnika i ekscytonów studni kwantowych , skutkuje przeciwskrzyżowaniem energii gołych oscylatorów, dając początek dwóm nowym modom normalnym dla układu, znanym jako górny i dolny polaryton rezonanse (lub gałęzie). Przesunięcie energii jest proporcjonalne do siły sprzężenia (zależnej np. od nakładania się pola i polaryzacji). Tryb wyższej energii lub górny (UPB, górna gałąź polarytonowa) charakteryzuje się oscylacją pól fotonicznych i ekscytonowych w jednej fazie, podczas gdy mod LPB (dolna gałąź polarytonowa) charakteryzuje się oscylacją z przeciwstawną fazą. Ekscytony-polarytony mikrownęki dziedziczą pewne właściwości po obu swoich korzeniach, takie jak masa efektywna dla światła (z fotonów) i zdolność do wzajemnego oddziaływania (z nieliniowości silnych ekscytonów) oraz z otoczeniem (w tym z wewnętrznymi fononami , które zapewniają termalizację i rozprzęganie przez straty radiacyjne). W większości przypadków interakcje są odpychające, przynajmniej między quasi-cząstkami polarytonowymi o tym samym typie spinu (interakcje wewnątrzspinowe), a składnik nieliniowości jest dodatni (wzrost całkowitej energii lub przesunięcie ku fioletowi po zwiększeniu gęstości).

Ostatnio naukowcy zmierzyli transport na dalekie odległości w materiałach organicznych sprzężonych z mikrownękami optycznymi i wykazali, że polarytony ekscytonów rozchodzą się na przestrzeni kilku mikronów.

Inne funkcje

Polarytony charakteryzują się również nieparabolicznymi relacjami energia - dyspersja pędu , które ograniczają ważność parabolicznego przybliżenia masy efektywnej do niewielkiego zakresu pędów . Mają również spinowy stopień swobody, co czyni je płynami spinorialnymi zdolnymi do utrzymania różnych tekstur polaryzacji . Ekscytonowe polarytony to złożone bozony , które można zaobserwować, tworząc kondensaty Bosego-Einsteina i podtrzymujące nadciekłość polarytonu i wiry kwantowe , i są poszukiwane do nowych zastosowań technologicznych. Wiele prac eksperymentalnych koncentruje się obecnie na laserach polarytonowych , tranzystorach adresowanych optycznie , stanach nieliniowych, takich jak solitony i fale uderzeniowe, właściwościach koherencji dalekiego zasięgu i przejściach fazowych, wirach kwantowych i wzorach spinorycznych. Modelowanie płynów ekscytonowo-polarytonowych opiera się głównie na wykorzystaniu GPE ( równań Grossa-Pitaevskiego ), które mają postać nieliniowych równań Schrödingera .

Zobacz też

Linki zewnętrzne