Optical seminar | 04 February 2022

Одним из перспективных направлений современной оптоэлектроники и наноэлектроники является разработка планарного активного фотонного чипа, способного обрабатывать информацию как квантовыми, так и сверхбыстрыми классическими оптическими методами. Ключом к решению этой проблемы могут быть устройства, в которых распространением света можно эффективно управлять с помощью света. Одним из способов усиления фотон-фотонного взаимодействия является использование сильной связи между экситонами и фотонами, что приводит к образованию квази-частиц, называемых экситон-поляритонами. Образование волноводных поляритонов, которые могут нести информацию и проявлять сильную оптическую нелинейность было продемонстрировано в планарных структурах на основе материалов III-V групп, которые требуют сложных технологий изготовления [1].
В работе изучались нелинейные свойства волноводных экситон-поляритонов в планарных волноводных системах, интегрированных с монослоями дихалькогенидов переходных металлов (ДПМ). Монослои ДПМ привлекают особое внимание благодаря своим замечательным оптическим свойствам, определяемым экситонным переходом с высокими силой осциллятора и энергией связи экситонов [2]. Это позволяет исследовать динамические нелинейные поляритонные эффекты в планарных структурах на основе этих материалов даже при комнатной температуре. В работе изучались как теоретически, так и экспериментально спектры фемтосекундных импульсов, распространяющихся через поляритонный волновод на основе ДПМ, в зависимости от интенсивности накачки и отстройки от энергии экситонного резонанса. Теоретическое описание позволяет воспроизвести измеренные данные с учетом экситонного резервуара [3]. В пространственно-временной области модель подтверждает, что при определенных энергиях импульса поляритонная нелинейность позволяет компенсировать временное уширение импульса, обусловленное волноводной дисперсией.
Также, будут продемонстрированы исследования нелинейных свойств в планарных брэгговских микрорезонаторах, дизайн которых был оптимизирован для наблюдения режима сильной связи с ДПМ.

Main paper/arXiv, related to the seminar, and other references

[1] Di Paola, Davide Maria, et al. Nature Communications 12, 1 (2021).
[2]Wang, Gang, et al. Reviews of Modern Physics 90, 2 (2018).
[3]P. M. Walker, et. al. Phys. Rev. Lett. 119, 097403 (2017).
[4] Schneider, Christian, et al., Nature communications 9.1 (2018)
[5]Emmanuele, R.P.A., et al. Nat Commun 11, 3589 (2020)