嵌入量子阱的光子晶体平板中激子-光子耦合的量子理论
软凝聚态物质
2009-11-13 v1 光学
摘要
提出了对基于半导体光子晶体平板的辐射-物质耦合的理论描述，其中量子阱嵌入波导核心层中。通过同时量子化具有空间调制折射率的电磁场和周期分段常数势中的激心质心场，发展了一套完整的量子理论。相互作用系统的二次量子化哈密顿量通过广义 Hopfield 方法对角化，从而得到包括损耗在内的混合激子-光子模式的复色散。研究了弱耦合和强耦合两种情形，并得出结论：系统的新本征态由称为光子晶体极化激元的准粒子描述，其可出现在两种情形中：(i) 在光线下方，当激子与非辐射光子能级发生共振时（导模极化激元）；(ii) 在光线上方，当激子-光子耦合大于共振光子模式的固有辐射阻尼时（辐射极化激元）。对于方孔空气晶格，发现下极化激元分支的能量最小值可出现在正入射附近。后一结果对实现光子晶体平板中的极化激元参量相互作用具有潜在意义。
引用
@article{arxiv.0706.0396,
title = {Quantum theory of exciton-photon coupling in photonic crystal slabs with embedded quantum wells},
author = {D. Gerace and L. C. Andreani},
journal= {arXiv preprint arXiv:0706.0396},
year = {2009}
}
备注
14 pages, 9 figures, to appear in Phys. Rev. B