Een team van natuurkundigen van CNR-Nanotec in Lecce, Università di Pavia, Princeton University en Université de Lyon heeft Bose-Einstein-condensatie aangetoond met behulp van een vlakke golfgeleider waarbij halfgeleiderkwantumbronnen sterk waren gekoppeld aan een gebonden toestand in een continuüm (BIC). In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature , beschrijft de groep hoe ze een door BIC ondersteunde golfgeleider hebben ontworpen en gebouwd en deze hebben gebruikt om polariton Bose-Einstein-condensatie aan te tonen.

BIC's zijn topologische toestanden in een kwantumsysteem met unieke eigenschappen - hun energie bevindt zich in het spectrum van modi die zich voortplanten in de ruimte eromheen. Ze hebben geen interactie met andere toestanden in een continuüm, en hun energie, die als echt wordt beschouwd, heeft een oneindige Q-factor. Ze kunnen ook niet uitstralen naar een ver veld. Dergelijke toestanden kunnen voorkomen in akoestische, elektronische en fotonische systemen. In deze nieuwe poging werkten de onderzoekers met hen samen in een fotonisch systeem, waar kristallen worden gebruikt om hun niet-lineaire effecten te verbeteren.

Het werk van de groep omvatte het gebruik van de eigenschappen van een BIC om polariton Bose-Einstein-condensatie aan te tonen (waarbij een gas afkoelt tot bijna het absolute nulpunt en een nieuwe toestand van materie vormt) in een vlakke golfgeleider (een apparaat dat licht in een verticale richting geleidt) .)

In hun werk bouwden de onderzoekers een golfgeleider met behulp van 12 lagen galliumarsenide - elke laag werd gescheiden door barrières. De vijf lagen aan de bovenkant werden vervolgens geëtst met een 1D-rooster dat was ontworpen om een ​​resonerende BIC-toestand te garanderen met de excitatie van kwantumputten in de lagen. Dit zorgde er ook voor dat materie en licht sterk aan elkaar werden gekoppeld. Dit leidde tot de vorming van exciton-polaritonen die, vanwege de BIC, gelokaliseerd waren en een lijnbreedte hadden die oneindig smal was.

De onderzoekers lieten hun apparaat vervolgens werken met laserpulsen gericht op de golfgeleider en vertoonden daarbij polariton Bose-Einstein-condensatie - ze observeerden emissies met dubbele pieken nabij de BIC-randen, de lijnbreedte die smaller werd en het verschijnen van een blauwverschuiving. Ze toonden ook aan dat de BIC-eigenschappen die door de polaritonen worden gezien, zowel boven als onder het drempelniveau van excitatie dat met de condensatie is geassocieerd, waren. + Verder verkennen

Niet-lineaire effecten in gekoppelde optische microholtes

© 2022 Science X Network