周期图案化多层波导中光子晶体极化激元的理论

我们提出一种研究具有面内周期晶格图案化活性半导体量子阱的多层介电结构中辐射-物质相互作用的形式体系。该理论基于广义 Hopfield 矩阵的对角化，并在非厄米表述中纳入了损耗通道。这些系统中出现称为光子晶体极化激元的杂化元激发，其详细的色散与损耗特性取决于材料组成以及晶格的对称性性质。我们通过计算极为多样的材料平台（如多层钙钛矿基晶格或无机半导体异质结构）中的极化激元色散，展示了该方法的普适性。作为方法的应用，我们展示了如何通过激子耦合到连续谱中的束缚态（在零或有限面内波矢处）来设计无损耗极化激元模式，并讨论其拓扑性质。提供了基于散射矩阵方法的半经典方法的详细比较，从而得以从极化激元不同分支的偏振依赖激发角度解释光谱。本工作引入了一种高效且极为通用的数值方法来设计光子晶体极化激元，其潜在应用涵盖从低阈值激光器到混合辐射-物质态的对称性保护传播模式。