单层半导体与连续域中光学束缚态耦合的非线性极化激元
介观与纳米尺度物理
2024-02-20 v2 光学
摘要
连续域中光学束缚态（BIC）为在光子晶体中设计极窄共振提供了一种途径。此类系统中延长的相互作用时间对于增强非线性光学过程以及开发下一代有源光学器件尤其有前景。然而，可实现的相互作用强度受限于光学 BIC 的纯光子特性。在此，我们将光子晶体 slab 中的光学 BIC 与原子级薄半导体 MoSe 中的激子混合，形成具有 27~meV Rabi 分裂的非线性激子-极化激元，表现出由相互作用引起的大光谱蓝移。朝向 BIC 波矢的极化激元远场辐射的渐近类 BIC 抑制，结合通过运动变窄对激子无序的有效抑制，导致低于 3~meV 的小极化激元线宽。加之强烈依赖于波矢的 Q 因子，这为极化激元-极化激元相互作用及由此产生的非线性光学效应的增强与控制提供了条件，为面向传感、激光和非线性光学基于可调 BIC 的极化激元器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1905.13505,
title = {Nonlinear polaritons in monolayer semiconductor coupled to optical bound states in the continuum},
author = {V. Kravtsov and E. Khestanova and F. A. Benimetskiy and T. Ivanova and A. K. Samusev and I. S. Sinev and D. Pidgayko and A. M. Mozharov and I. S. Mukhin and M. S. Lozhkin and Y. V. Kapitonov and A. S. Brichkin and V. D. Kulakovskii and I. A. Shelykh and A. I. Tartakovskii and P. M. Walker and M. S. Skolnick and D. N. Krizhanovskii and I. V. Iorsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.13505},
year = {2024}
}