ZAKON DISPERSII EKSITON-POLYaRITONOV PRI UChETE MNOGOFOTONNYKh PEREKhODOV

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изучены особенности законов дисперсии экситон-поляритонов, взаимодействующих с тремя импульсами когерентного лазерного излучения с частотами, находящимися в резонансе с оптически разрешенными однофотонными переходами между уровнями1 ⇆ 2, 2 ⇆ 3 и 3 ⇆ 4, которые возбуждают экситоны, биэкситоны и триэкситоны, двухфотонными переходами возбуждения биэкситонов 1 ⇆ 3 и триэкситонов 2 ⇆ 4, а также прямым трехфотонным переходом возбуждения триэкситонов 1 ⇆ 4. Используется приближение заданной плотности фотонов двух импульсов по сравнению с плотностями экситонов, биэкситонов и триэкситонов. Показано, что закон дисперсии состоит из четырех ветвей, положение и форма которых определяется частотами Раби указанных переходов и плотностями фотонов трех импульсов. Непосредственный учет всех шести оптических переходов приводит к зависимости закона дисперсии экситон-поляритонов от квантовых параметров — разностей фаз между частотами Раби рассматриваемых переходов. Найдены значения параметров, при которых возможны пересечения ветвей закона дисперсии.

References

  1. H. J. Kimble, Nature 453, 1023 (2008).
  2. J. Simon, H. Tanji, S. Ghosh et al., Nature Phys. 3, 765 (2007).
  3. H. Tanji, S. Ghosh, J. Simon et al., Phys. Rev. Lett. 103, 043601 (2009).
  4. A. G. Steele, W. G. McMullan, and M. L. W. Thewalt, Phys. Rev. Lett. 59, 2899 (1987).
  5. H. Katow, J. Usukura, R. Akashi et al., Phys. Rev. B 95, 125205 (2017).
  6. A. C. Cancio and Yia-Chung Chang, Phys. Rev. B 42, 11317 (1990).
  7. T. Matsuo, Y. Ueda, H. Mizuno et al., ACS Photonics 9, 2015 (2022).
  8. X. Shang, B. Ma, H. Ni et al., AIP Advances 10, 085126 (2020).
  9. E. Poem, Y. Kodriano, C. Tradonsky et al., Nature Phys. 6, 993 (2010).
  10. M. Ediger, G. Bester, B. D. Gerardot et al., Phys. Rev. Lett. 98, 036808 (2007).
  11. Y. Arashida, Y. Ogawa, and F. Minami, Phys. Rev. B 84, 125309 (2011) .
  12. Y. Igarashi, M. Shirane, Y. Ota et al., Phys. Rev. B 81, 245304 (2010).
  13. J. Kettler, M. Paul, F. Olbrich et al., Phys. Rev. B 94, 045303 (2016).
  14. M. R. Molas et al., Europhys. Lett. 113, 17004 (2016).
  15. T. Kazimierczuk, D. Frohlich, S. Scheel et al., Nature 514, 343 (2014).
  16. E. R. Schmidgall, I. Schwartz, L. Gantz et al., Phys. Rev. B 90, 241411(R) (2014).
  17. V. Mlinar and A. Zunger, Phys. Rev. B 80, 205311 (2009).
  18. Y. Arashida, Y. Ogawa, and F. Minami, AIP Conf. Proc. 1566, 490 (2013).
  19. M. Brune, F. Schmidt-Kaler, A. Maali et al., Phys. Rev. Lett. 76, 1800 (1996).
  20. J. M. Fink, M. G¨oppl, M. Baur et al., Nature 454, 315 (2008).
  21. L. S. Bishop, J. M. Chow, J. Koch et al., Nature Phys. 5, 105 (2009).
  22. J. Kasprzak, M. Richard, S. Kundermann et al., Nature 443, 409 (2006).
  23. D. Lidzey, D. Bradley, M. Skolnick et al., Nature 395, 53 (1998).
  24. C. Weisbuch, M. Nishioka, A. Ishikawa, and Y. Arakawa, Phys. Rev. Lett. 69, 3314 (1992).
  25. A. Amo, J. Lefr`ere, S. Pigeon et al., Nature Phys. 5, 805 (2009).
  26. A. Baas, J. P. Karr, H. Eleuch, and E. Giacobino, Phys. Rev. A 69, 023809 (2004).
  27. A. Delteil, T. Fink, A. Schade et al., Nature Mater. 18, 219 (2019).
  28. G. Mun˜oz-Matutano, A. Wood, M. Johnsson et al., Nature Mater. 18, 213 (2019).
  29. E. O. Nyakang’o, D. Shylla, K. Indumathi et al., Eur. Phys. J. D 74, 187 (2020).
  30. E. D. Valle, S. Zippilli, F. P. Laussy et al., Phys. Rev. B 81, 035302 (2010).
  31. S. M. Yoshida, S. Endo, J. Levinsen, and M. M. Parish, Phys. Rev. X 8, 011024 (2018).
  32. Z. Tan, L. Wang, M. Liu, Y. Zhu, J. Wang, and M. Zhan, arXiv:00127vF. E. Zimmer, J. Otterbach, R. G. Unanyan et al., Phys. Rev. A 77, 063823 (2008).
  33. B. K. Dutta and P. Panchadhyayee, Laser Phys. 28, 045201 (2018).
  34. K. Sawicki, T. J. Sturges, M. S´ciesiek et al., Nanophotonics 10, 2421 (2021).
  35. T. M. Autry, G. Nardin, Ch. L. Smallwood et al., Phys. Rev. Lett. 125, 067403 (2020).
  36. H. M. Kwak, T. Jeong, Y.-S. Lee, and H. S. Moon, Opt. Commun. 380, 168 (2016).
  37. S. K. Nath, V. Naik, A. Chakrabarti, and A. Ray, J. Opt. Soc. Amer. B 36, 2610 (2019).
  38. J. Tang, Yu. Deng, and C. Lee, Phys. Rev. Appl. 12, 044065 (2019).
  39. S. Gasparinetti, J.-C. Besse, M. Pechal, R. D. Buijs, C. Eichler, H. J. Carmichael, and A. Wallraff, Phys. Rev. A 100, 033802 (2019).
  40. E. А. Якшина, Д. Б. Третьяков, В. М. Энтин, И. И. Бетеров, И. И. Рябцев, КЭ 48, 886 (2018).
  41. П. И. Хаджи, Л. Ю. Надькин, Д. А. Марков, ФТТ 60, 660 (2018).
  42. П. И. Хаджи, Л. Ю. Надькин, Д. А. Марков, ФТТ 64, 1673 (2022).
  43. П. И. Хаджи, О. В. Коровай, Л. Ю. Надькин, ЖЭТФ 155, 620 (2019).
  44. П. И. Хаджи, О. В. Коровай, Л. Ю. Надькин, Письма в ЖЭТФ 107, 623 (2018).
  45. О. В. Коровай, ЖЭТФ 160, 307 (2021).
  46. О. В. Коровай, ЖЭТФ 161, 631 (2022).
  47. П. И. Хаджи, Нелинейные оптические процессы в системе экситонов и биэкситонов в полупроводниках, Штиинца, Кишинев (1985), с. П. И. Хаджи, Л. Ю. Надькин, КЭ 36, 415 (2018).
  48. Л. Ю. Надькин, О. В. Коровай, Д. А. Марков, Опт. и спектр. 3, 272 (2021).
  49. L. Yang, I. V. Schweigert, S. T. Cundiff, and S. Mukamel, Phys. Rev. B 75, 125302 (2007).
  50. L. Yang and S. Mukamel, Phys. Rev. B 77, 075335 (2008).
  51. W. F. Carpenter, Math. Magazine 39 (1), 28 (1966).
  52. П. И. Хаджи, Кинетика рекомбинационного излучения экситонов и биэкситонов в полупроводниках, Штиинца, Кишинев (1979).
  53. M. D. Yacoub and G. Fraidenraich, Math. Gazette 96 (536), 271 (2012).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Note

In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S0044451025020014


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).