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Strong coupling (teoria classica). Trasmissione FP con risonanza. Trascurando j r. la condizione di risonanza è. Calcolo posizione risonanze. Cavità ben accordata. Metodo grafico. Metodo grafico, cavità vuota. Metodo grafico, cavità con eccitone. 3 soluzioni.
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Strong coupling (teoria classica)
Trasmissione FP con risonanza Trascurando jr la condizione di risonanza è
Calcolo posizione risonanze Cavità ben accordata Metodo grafico
Metodo grafico, cavità con eccitone 3 soluzioni
Spettri cavità con eccitone 2 modi normali Picco centrale trova un forte assorbimento e non compare negli spettri Resta un piccolo assorbimento sulle code della banda eccitonica
Se la cavità è fuori sintonia eccitone cavità vuota
Al variare del tuning l eccitone nudo
Anticrossing bare photon bare exciton Polariton Half-photon, half-exciton
Al crescere della forza di oscillatore (ovvero del coupling) G
Eccitone nudo Al crescere della forza di oscillatore lo splitting aumenta Modi normali
Eccitone nudo Al crescere dello allargamento lo splitting diminuisce fino a sparire Modi normali
Exciton scattering distrugge strong coupling
Esistenza polaritone Coupling regimes Broadening distrugge Strong coupling WC:VCSEL SC:Polariton
Teoria quantistica: Polaritone
Photon state in second quantization and k space Electromagnetic Vacuum
Exciton state in second quantization and k space Exciton Vacuum
Accordo in frequenza Controllo deterministico del tuning a posteriori Cavità con gradiente
Effetti quantistici BEC polaritoni
Bose-Einstein condensation (BEC) of an ideal Bose gas1 • The Bose-Einstein distribution function: • In a d-dimensional system with a parabolic dispersion around k=0: • In a 3D (d=3) system with a parabolic dispersion around k=0: 1 S.N. Bose, Z. Phys. 26, 178 (1924), A. Einstein, Sitzber. Kgl. Preuss. Akad. Wiss (1924).
Esistenza polaritone Coupling regimes Broadening distrugge Strong coupling
Phase diagram of exciton-polaritons Weak coupling Weak coupling Strong coupling Solid lines show the critical concentration Nc versus temperature of the polariton KT phase transition. Dotted and dashed lines show the critical concentration Nc for quasi condensation in 100 µm and 1 meter lateral size systems, respectively.
Phase diagrams of exciton-polaritons in different materials Solid lines show the critical concentration Nc versus temperature of the polariton KT phase transition. Dotted and dashed lines show the critical concentration Nc for quasi condensation in 100 µm and 1 meter lateral size systems, respectively.
GaN Polaritons at T=300K
Laser history... 1917 Einstein derived the Plank formula, spontaneous + stimulated emission 1950 W. Lamb: idea of light amplification 1950 A. Kastler, optical pumping 1953 Weber, Twones, Basov, Prokhorov, maser 1959 T.H.Maiman, laser on rubis 1960s gaz lasers 1969 first semiconductor lasers (pn-junction) 1972 Zh. Alferov, laser on heterostructures 1990s lasers on semiconductor nanostructures, VCSELs 1996, Imamoglou, idea of polariton lasing 2007, RT polariton laser
To make a polariton laser one should have a microcavity in the strong-coupling regime Coherent spontaneous emission from polariton BEC Optically or electronically excited exciton-polaritons relax towards the ground state and Bose-condense there. Their relaxation is stimulated by final state population. The condensate emits spontaneously a coherent light