1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки
  4. T. 510, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2023, T. 510, № 1, стр. 10-15

МУЛЬТИСТАБИЛЬНОСТЬ В ХИРАЛЬНОМ ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ МИКРОРЕЗОНАТОРЕ

О. А. Дмитриева 1, 2, *, Н. А. Гиппиус 3, **, член-корреспондент РАН С. Г. Тиходеев 1, 2, ***

1 Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Москва, Россия

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Москва, Россия

3 Сколковский институт науки и технологии
Москва, Россия

* E-mail: dmitrieva.oa16@physics.msu.ru
** E-mail: n.gippius@skoltech.ru
*** E-mail: tikh@gpi.ru

Поступила в редакцию 09.12.2022
После доработки 09.12.2022
Принята к публикации 23.12.2022

Аннотация

Теоретически исследованы особенности эффектов би- и мультистабильности в полупроводниковом брэгговском микрорезонаторе с хиральным фотонно-кристаллическим слоем на верхнем зеркале. Показано, что отклик такой хиральной структуры на линейно-поляризованную когерентную резонансную накачку демонстрирует резкие мультистабильные переключения со скачками экситонной интенсивности и степени циркулярной поляризации. Показано, что в случае, если пороги бистабильных переходов в системе с разными знаками циркулярной поляризации отличаются незначительно (неоптимизированная структура), вследствие мультистабильных переходов можно ожидать скачков степени циркулярной поляризации отклика даже большей амплитуды, чем в оптимизированной структуре с исходно высокой степенью циркулярной поляризации экситонного отклика при низкой интенсивности накачки.

Ключевые слова: полупроводниковый брэгговский микрорезонатор, фотонный кристалл, хиральность, нелинейность, бистабильность, мультистабильность

Список литературы

  1. Ha N.Y., Ohtsuka Y., Jeong S.M., Nishimura S., Suzaki G., Takanishi Y., Ishikawa K., Takezoe H. Fabrication of a simultaneous red-green-blue reflector using single-pitched cholesteric liquid crystals. Nat. Mater. 2008. V. 7. № 1. P. 43–47.

  2. Fujino H., Koh S., Iba S., Fujimoto T., Kawaguchi H. Circularly polarized lasing in a (110)-oriented quantum well vertical-cavity surface-emitting laser under optical spin injection. Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. № 13. P. 131108. https://doi.org/10.1063/1.3112576

  3. Lindemann M., Xu G., Pusch T., Michalzik R., Hof-mann M.R., Žutić I., Gerhardt N.C. Ultrafast spin-lasers// Nature. 2019. V. 568. № 7751. P. 212–215. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1073-y

  4. Konishi K., Nomura M., Kumagai N., Iwamoto S., Arakawa Y., Kuwata-Gonokami M. Circularly Polarized Light Emission from Semiconductor Planar Chiral Nanostructures // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106. № 5. P. 057402. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.057402

  5. Shitrit N., Yulevich I., Maguid E., Ozeri D., Veksler D., Kleiner V., Hasman E. Spin-Optical Metamaterial Route to Spin-Controlled Photonics // Science 2013. V. 340. № 6133. 724–726. https://doi.org/10.1126/science.1234892

  6. Rauter P., Lin J., Genevet P., Khanna S.P., Lachab M., Giles D.A., Linfield E.H., Capasso F. Electrically pumped semiconductor laser with monolithic control of circular polarization // Proc. Natl. Acad. Sci. 2014. V. 111. № 52. P. E5623–E5632. https://doi.org/10.1073/pnas.1421991112

  7. Demenev A.A., Kulakovskii V.D., Schneider C., Brodbeck S., Kamp M., Hoefling S., Lobanov S.V., Weiss T., Gippius N.A., Tikhodeev S.G. Circularly polarized lasing in chiral modulated semiconductor microcavity with GaAs quantum wells // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. № 17. P. 71106. https://doi.org/10.1063/1.4966279

  8. Gorkunov M.V., Antonov A.A., Kivshar Y.S. Metasur-faces with Maximum Chirality Empowered by Bound States in the Continuum // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 125. № 9. P. 093903. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.093903

  9. Maksimov A.A., Filatov E.V., Tartakovskii I.I., Kulakovskii V.D., Tikhodeev S.G., Schneider C. Höfling S. Circularly Polarized Laser Emission from an Electrically Pumped Chiral Microcavity // Phys. Rev. Applied. 2022. V. 17. № 2. P. L021001. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.L021001

  10. Максимов А.А., Филатов Е.В., Тартаковский И.И. Температурная зависимость циркулярно поляризованного излучения инжекционного полупроводникового лазера // Письма в ЖЭТФ. 2022. В. 116. № 8. С. 500–505. https://doi.org/10.31857/S1234567822200022

  11. Zhang X., Liu Y., Han J., Kivshar Y., Song Q. Chiral emission from resonant metasurfaces. 2022. Science. V. 377. № 6611. P. 1215–1218. https://doi.org/10.1126/science.abq7870

  12. Gippius N.A., Tikhodeev S.G., Kulakovskii V.D., Krizhanovskii D.N., Tartakovskii A.I. Nonlinear dynamics of polariton scattering in semiconductor microcavity: Bistability vs. stimulated scattering // Europhys. Lett. 2004. V. 67. № 6. P. 997–1003. https://doi.org/10.1209/epl/i2004-10133-6

  13. Gippius N.A., Shelykh I.A., Solnyshkov D.D., Gavrilov S.S., Rubo Y.G., Kavokin A.V., Tikhodeev S.G., Malpuech G. Polarization Multistability of Cavity Polaritons. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. № 23. P. 236401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.236401

  14. Гаврилов С.С. Неравновесные переходы, хаос и химерные состояния в системах экситонных поляритонов // УФН. 2020. Т. 190. № 2. С. 137–159. https://doi.org/10.3367/UFNr.2019.04.038549

  15. Hopkins B., Poddubny A.N., Miroshnichenko A.E., Kivshar Y.S. Circular dichroism induced by Fano resonances in planar chiral oligomers // Laser Photonics Rev. 2016. V. 10. № 1. 137–146. https://doi.org/10.1002/lpor.201500222

  16. Whittaker D.M., Culshaw I.S. Scattering-matrix treatment of patterned multilayer photonic structures // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. № 15. P. 2610–2618. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.2610

  17. Tikhodeev S.G., Yablonskii A.L., Muljarov E.A., Gippius N.A., Ishihara T. Quasiguided modes and optical properties of photonic crystal slabs // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. № 4. P. 045102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.045102

  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 620 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал