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近室温零维极化激光器,频率宽度小于 10 GHz

材料科学 2025-04-16 v1 介观与纳米尺度物理 量子气体 光学

摘要

狭窄且强烈的光谱线是高分辨率光谱学以及精密传感和光机械技术中不可或缺的资源。在半导体结构中,特别是在已建立的 (Al,Ga)As 材料体系中,可以通过微腔激子-极化子浓缩的光电子共振态提供纳秒相干时间。然而,这些共振态的相干性通常在温度超过几十开尔文后迅速恶化,因为极化子会被解离。本文演示了通过将极化子浓缩限制在微米大小的腔内陷阱中,可以显著提高 (Al,Ga)As 中极化子浓缩的温度稳定性。我们表明,被限制的浓缩态可在约 200 K 时保持存活,同时保持光-物质特性,脱相干率保持在 10 GHz 以下(即 <40μ< 40 {\mu}eV 频宽)。这些频宽是此前在此类温度下其他固态系统报道的频宽的一个数量级更小。因此,约束提供了一条通往室温极化子浓缩的途径,利用已建立的 (Al,Ga)As 材料体系,为光学处理、传感和计算的可扩展芯片光子器件铺平了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.10994,
  title  = {Near-room-temperature zero-dimensional polariton lasers with sub-10 GHz linewidths},
  author = {Ismael dePedro-Embid and Alexander S. Kuznetsov and Klaus Biermann and Andrés Cantarero and Paulo V. Santos},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10994},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 11 figures