可调压单层半导体中强非线性纳米腔激子极化子
光学
2024-11-26 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
光与物质在光学腔中的强耦合为实现巨大的极化子非线性提供了途径，其中有效的极化子-极化子相互作用由材料的非线性响应所中介。追求在低光激发下（潜在可降至单粒子水平）获得此类增强非线性，是该领域的核心焦点，激发人们探索新型固态光-物质系统。我们在实验中实现了通过将可调压的单层 MoSe2 结合光子晶体纳米腔来实现高度非线性且稳健的激子极化子。我们表明，观察到的极化子非线性源于在高人口水平下激子去相位增大，导致激子-光子耦合减弱，最终破坏强耦合条件。值得注意的是，纳米腔的强模式 confined 使其在约 4 fJ 的超低光激发能量下实现腔体谱图的全光开关，时间尺度为皮秒级。我们的工作为进一步探索二维非线性激子极化子，以及其在经典和量子全光信息处理中的前景应用指明了道路。
引用
@article{arxiv.2411.16635,
title = {Strongly nonlinear nanocavity exciton-polaritons in gate-tunable monolayer semiconductors},
author = {Zhi Wang and Li He and Bumho Kim and Bo Zhen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.16635},
year = {2024}
}