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微腔激子-极化子在晶格中当前状态的非线性分岔图
摘要： 我们研究了一个嵌入弱对比周期晶格的非相干驱动半导体微腔中激子极化子的非平衡特性。在平均场理论框架下，我们描述了具有布洛赫波结构的相干激子极化子的非线性本征态，并确定了布里渊区边界处的非线性电流态。我们展示了激子-激子相互作用对凝聚体本征频率-动量分岔图的深刻改变。所讨论的现象发生在具有高度对称性的态中，特别是位于布里渊区中心或边界的态。
关键词： 激子极化激元、半导体微腔、布洛赫波、非线性分岔、布里渊区
更新于2025-09-23 15:21:21
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一维保守极化激元孤子中的自旋畴
摘要： 我们报道了在半导体微腔波导中传播的高密度极化子孤子内存在稳定的正交偏振畴。该效应源于自旋依赖的极化子-极化子相互作用以及泵浦诱导的极化子自旋布居失衡。这些相互作用在孤子剖面范围内产生了作用于极化子自旋的有效磁场，从而导致偏振畴的形成。我们的实验发现与考虑这些效应的理论模型高度吻合。
关键词： 一维动力学、激子极化激元、TE-TM分裂、微腔、孤子、非线性物理
更新于2025-09-23 15:21:21
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具有高分子取向的光子晶体中的极化激元凝聚
摘要： 我们研究了具有垂直于层平面取向偶极矩束缚激子的有机半导体有源介质中，无缺陷二维三角光子晶体的弗伦克尔激子-极化子玻色-爱因斯坦凝聚现象。通过解析该结构的布洛赫光子模式及其与激子组分的强耦合机制，运用激子极化子的Gross-Pitaevskii方程和外部激子库的玻尔兹曼方程，证明在倒易空间光子群速度为零的点会形成凝聚体。进一步研究表明，在非相干泵浦系统中，横向磁偏振光子可在非零动量态实现凝聚，且不同倒易空间点的凝聚阈值受失谐调控而呈现差异。
关键词： 有机半导体、光子晶体、光子学、激子极化激元、玻色-爱因斯坦凝聚态
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用电子能谱技术监测非局域等离子体中的强耦合现象
摘要： 等离激元-激子极化激元为纳米尺度下调控光-物质相互作用提供了令人振奋的可能性，既能深入探究量子光学效应，又可推动基于玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光等新技术的发展。然而观测与可视化这些极化激元具有挑战性，传统光学显微技术常导致对等离激元-激子耦合产生机制及强度的判断存在歧义。电子显微镜虽能更可靠地研究和验证极化激元本质，但仍受仪器局限性和分辨率制约。因此建立电子束激发极化激元的简明理论描述，对补充现有实验研究至关重要。 本研究运用电子能量损失概率与光子发射概率的解析解，评估通过新兴的电子能量损失谱技术或迄今未应用于此领域的阴极荧光谱技术所研究的等离激元-激子耦合。预见到需在等离激元响应中考虑量子修正，我们在广义非局域流体动力学框架下扩展了这些解决方案。以核壳球形等离激元-分子杂化体为具体案例，通过流体动力学德鲁德模型处理屏蔽效应、采用广义非局域光学响应理论处理非局域阻尼，从而突破标准局域响应近似。研究表明：电子显微技术在描述发光体与光学手段难以激发的更高阶等离激元多极子相互作用方面极具优势——这种响应在采用量子修正模型时依然存在。因此，本研究既为强耦合纳米光子学领域改进和深化利用电子显微技术这一开放课题，提供了坚实的理论基础与支撑论证。
关键词： 电子能量损失谱、非局域流体动力学描述、阴极荧光光谱、量子等离激元学、等离激元-激子极化激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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在层状金属有机框架单晶微板中实现多模激子极化子的经济有效方法
摘要： 我们报道了在二维（2D）层状金属有机框架（MOF）单晶微板中观察到的多模激子-极化激元现象。该材料可通过简便的溶剂热法合成，从而消除了构建极化激元腔通常所需的全部工艺复杂性。通过实验与理论建模相结合，我们发现这些激子-极化激元在室温下形成——源于微板两个平行表面固有产生的法布里-珀罗腔模式，与MOF中染料分子连接体二维层提供的弗伦克尔激子之间的强耦合效应。此类MOF合成过程中对染料连接体的灵活理性选择，使得可见光及近红外（NIR）波段工作的固态微型激子-极化激元器件能够实现大规模低成本生产。本研究开创性地将MOF引入作为一类新型潜在材料，为以经济高效的方式探索极化激元相关量子现象提供了新途径。
关键词： 强耦合、激子极化激元、多模耦合、金属有机框架、角分辨反射率、罗丹明B
更新于2025-09-23 12:12:21
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全无机钙钛矿微立方体中激子极化激元与相干光子激光的转换
摘要： 全无机卤化铅钙钛矿因其室温下较强的振子强度和多样的微观结构，成为研究光-物质相互作用基本物理现象的理想平台。本文通过化学气相沉积法制备了高质量自组装CsPbBr3钙钛矿微立方体，在同一样品中实现了强激子-光子耦合与相干光子激光的协同观测。室温角分辨光致发光光谱揭示了极化子真空拉比劈裂高达309 meV，并展示了不同腔-激子失谐条件下低极化子态中类激子与类光子分量的分布特征。当泵浦能量超过阈值（16 μJ/cm2）时，基于粒子数反转效应，该微立方体产生了高品质因数（4153）和窄线宽（0.13 nm）的相干光子激光。值得注意的是，基于远场傅里叶光学系统的杨氏双缝干涉实验表明，该相干激光模式具有奇宇称特性及CsPbBr3微结构中的非对称电场分布。本研究首次在该自组装微立方体中观测到增益与内损耗竞争作用下，从强耦合区（垂直法布里-珀罗振荡）向弱耦合区（横向法布里-珀罗振荡）的转变过程。基于此机制，通过精确调控此类微结构的品质因数和增益，有望为微纳结构光电器件功能拓展提供重要技术路径。
关键词： 激子极化激元，杨氏干涉，钙钛矿微立方体，光子激光，法布里-珀罗微腔
更新于2025-09-16 10:30:52
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二维原子晶体中激子极化激元激发态的非线性光学
摘要： 激子极化激元（EP）是半导体中具有显著量子现象（如玻色-爱因斯坦凝聚和单光子非线性效应）的半光半物质准粒子。这些现象的主导过程是激发后EP弛豫至基态，相关机制已在热力学极限下得到广泛研究。然而当涉及EP激发态时，弛豫过程将发生显著变化，这对理解这些量子现象中的EP动力学具有重要推进作用。本研究首次在单层二硫化钨（WS2）微腔中观测到EP激发态的非线性光学响应，包括暗激发态和动态亚稳态上极化激元能带。该非线性光学效应通过反常弛豫过程产生具有显著谷自由度（DOF）的独特基态发射，适用于从单层过渡金属硫化物（TMDs）到新兴卤化物钙钛矿的广泛半导体体系。该工作为谷极化激元凝聚等挑战性实验提供了可能途径，同时构建了适用于太赫兹光子学和受激拉曼绝热过程的谷依赖固态三能级系统。
关键词： 激发态、激子极化激元、弛豫动力学、非线性光学、单层过渡金属二硫化物
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于平面介电硅非对称纳米光栅与J-聚集体染料薄膜耦合的激子极化激元
摘要： 光学腔极化激元源于材料中激子与受限腔场光子的强耦合，近期因其在高速低功耗极化激元器件、低阈值激光等领域的应用而备受关注。然而，基于金属等离子体结构或法布里-珀罗腔的传统激子极化激元存在本征损耗大或难以集成纳米加工的缺陷，极大限制了其应用。为此，我们在平面硅非对称纳米光栅表面覆盖2纳米厚掺杂TDBC的PVA薄膜，构建了一种紧凑型低损耗介质光子-有机纳米结构以揭示激子极化激元模式。研究发现：当改变硅纳米光栅周期时会出现显著的117.16 meV拉比劈裂反交叉色散行为；在保持硅高度、硅纳米线B宽度及单周期内两根硅纳米线间距独立变化时，同样观测到极化激元色散和模式反交叉现象。本研究为低损耗新型极化激元应用提供了实现途径。
关键词： 激子极化激元、介电硅非对称结构、TDBC J-聚集体染料薄膜、纳米光栅
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于单层WS2的室温极化激元发光二极管
摘要： 通过激子与腔光子的强耦合产生的激子极化激元，被用于展示从类玻色-爱因斯坦凝聚到模拟哈密顿量模拟器和芯片级干涉仪等一系列基础现象及潜在应用。近年来，二维过渡金属硫族化合物（TMDs）因其较大的激子结合能、振子强度和谷自由度，成为在较高温度下实现激子极化激元的极具吸引力的平台。实现极化激元的电注入，既可作为实现电驱动极化激元激光器的前驱步骤，也可用于通信系统的高速发光二极管（LED）。在此，我们展示了一种在室温下工作的电驱动极化激元LED，采用单层二硫化钨（WS2）作为发光材料。测得的外量子效率约为0.1%，与近期报道的块体有机及碳纳米管基极化激元电致发光（EL）器件相当。在原子级薄半导体中实现室温电驱动极化激元LED的可能性，为在这些体系中实现无反转电驱动激光器以及基于范德华（vdW）材料的超快微腔LED迈出了有前景的一步。
关键词： 室温、过渡金属二硫化物、激子极化激元、范德华材料、电驱动极化激元发光二极管
更新于2025-09-12 10:27:22
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核壳结构金@银纳米棒与多种荧光团J-聚集体强耦合体系中的双拉比分裂
摘要： 强耦合区多个组分相互作用产生多重拉比分裂，为多模杂化与能量转移研究开辟了重要途径，在基础科学与应用科学领域均具有重要价值。本研究证实：金核银壳纳米棒与两种不同染料的J-聚集体这三种组分可集成于单一杂化结构中，形成强集体激子-等离激元耦合，并产生总强度达338 meV的双模拉比分裂。通过磁圆二色谱技术，我们验证了这种多组分等离子体纳米结构中的强耦合效应，并观测到由此耦合产生的三种杂化态均表现出显著磁光活性。两种非磁性染料的J-聚集体与金属纳米颗粒高效相互作用，通过三组分体系中电子激发的杂化作用实现了磁性特征。
关键词： 磁圆二色性、双拉比劈裂、J-聚集体、激子极化激元、强耦合、磁光活性
更新于2025-09-12 10:27:22