光控势阱中激子极化激元的室温凝聚及操控

发布时间：2020-05-26 19:29

【摘要】：激子极化激元是由激子与光子之间的强耦合效应而形成的一种准粒子,由于其独特的半光半物质特性,激子极化激元能产生诸如室温玻色-爱因斯坦凝聚、量子化涡旋、超流等一系列新奇现象。如何实现对激子极化激元能态的调控并进而操控其光电性质,是激子极化激元基础物理研究及器件开发方面的前沿课题。本论文主要研究激子极化激元在光控势阱中的室温凝聚效应及其能态操控问题,具体内容包括:(一)利用激子极化激元内在的激子成分,通过非共振激发的方法,实现了激子极化激元动态势垒的光学注入。(二)利用全光学方法,在一维ZnO回音壁微腔中产生了可动态调控的抛物线型势阱,并通过共焦显微角分辨光谱技术及实空间成像方法,详细研究了激子极化激元在抛物线型光学势阱中的室温凝聚效应及能态操控问题。(三)采用拉曼光谱方法,研究了纵光学(LO)声子与激子极化激元谐振子态之间的相互作用。并通过三能级耦合速率方程,模拟了抛物线光学势阱中激子极化激元谐振子模式之间的竞争行为,取得了和实验相一致的结果。(四)通过将动态光学势阱与缺陷引起的静态势场相结合的方法,在一维ZnO微腔中成功注入了抛物线型与方型两种动态势阱,实现了对激子极化激元势阱型态的实时调控。本论文的工作验证了室温条件下对激子极化激元进行全光操控的可行性及有效性,相关成果预期将对激子极化激元基础物理及基于激子极化激元的高性能全光器件开发作出积极贡献。
【图文】：

纵波： ( ) 波： с( ( ) ) ( ) ) ( с)(率与波矢 k 无关，色散为平行于 k 轴的直线；横波的色散方色散分为两支，将公式 2.4 代入 2.7 可得声子极化激元色散方 ( с) с 的两个解就是声子极化激元的色散[21]，如图 2-1 所示，色散曲和下能支（LPB）。从图中可以看出，k→0 时，上能支 UPB LO 声子，下能支 LPB 的极化激元等同于光子；ω 趋近于 ωT逐渐演变成 TO 声子，当 ω>ωLO时,随着 k 增加，，UPB 的极化散。

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 化激元50 年代末 Hopfield[2]和 Pekar[22]将极化激元的概念应中。光子照射到半导体上会产生激子(电子-空穴对)也是一个极化波，能与电磁波耦合形成极化激元。当时候，它们之间能发生强耦合效应，由此所形成的准化激元的色散为上下两个能支，如图 2-2 所示。在光子极化激元的上下能支有明显的反交叉现象，这表明将这个交叉点附近的位置称为强耦合区。离开强耦限趋近于光子色散，下能支则无限趋近于激子色散。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O572.3;O43

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本文编号：2682304