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  • 光与物质的耦合探索

    作者:LabBang(译) 来源:phys.org 时间:2019-07-17 11:42 阅读:828 [投稿]
    Ataç İmamoğlu教授的团队现在开发了一种新的方法来研究强相关电子态中极性子的非线性光学性质。在这样做的同时,他们为探索偏振态的两种成分开辟了新的视角:光子器件的新功能和对奇异物质状态的基本洞察。

    在被称为极化子的准粒子中,光和物质的状态是强耦合的。Ataç İmamoğlu教授的团队现在开发了一种新的方法来研究强相关电子态中极性子的非线性光学性质。在这样做的同时,他们为探索偏振态的两种成分开辟了新的视角:光子器件的新功能和对奇异物质状态的基本洞察。 

     “准粒子”的概念是描述许多系统中出现的复杂现象的一个非常成功的框架。半导体材料中的极性子是近年来引起人们特别关注的一种准粒子。它们是通过将光照射到半导体上产生的,在半导体中,光子激发电子极化波,称为激子。在创造过程的后面是一个时期,在此期间,系统的动力学可以描述为一个既不是光也不是物质的类粒子实体,而是两个实体的叠加。只有当这些混合的光物质准粒子在皮秒的时间尺度上衰变时,光子才会恢复其个人身份。Patrick Knüppel和苏黎世理工大学物理系的Ataç Imamoglu教授团队的同事们在《自然Nature》杂志上撰文,描述了实验中释放的光子揭示了他们刚刚离开的半导体的独特信息;同时吨已被修改的方式不可能没有与半导体材料的相互作用。 

     

    图所示为白光反射率谱记录在填充因子2/3附近,显示了光耦合到量子霍尔态的清晰特征。图片来源:苏黎世联邦理工大学。

     

    光子的新技巧 

    最近人们对北极星的兴趣主要来自于它们在光子学领域开辟了一个有趣的新领域。具体来说,极化提供了一种方法,让光子做一些光子不能自己做的事情:相互作用。光线通常互相穿过。相反,束缚在北极星上的光子可以通过后者的物质部分相互作用。一旦这种相互作用变得足够强,光子的特性就可以以新的方式加以利用,例如量子信息处理或新型光学量子材料。然而,实现足够强大的交互对于此类应用程序来说并不意味着壮举。 

    它首先从创造极化开始。承载电子系统的半导体材料必须放置在光腔中,以便于物质和光之间的强耦合。Imamoglu的团队多年来一直在与其他人合作,特别是与苏黎世理工大学物理系的Werner Wegscheider教授团队合作,创造这样的结构。另一个挑战是使极化之间的相互作用足够强,使它们在准粒子的短寿命内具有相当大的作用。如何实现如此强的极性-极性相互作用是目前该领域的一个重大开放性问题,阻碍了实际应用的进展。这里是Knüppel等人。现在他们的最新工作作出了重大贡献。 

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