Polaritongrenar

Polaritongrenar är de två dispersionsgrenarna som uppstår för polaritoner i system med stark ljus-materia-koppling, till exempel exciton-polaritoner i en semikonduktor i en mikroresonator. De uppstår genom hybridisering av ett kavitetfotonläge med en excitonresonans, vilket ger två nya eigenlägen med gemensam energipartikel. Grenarna kallas vanligtvis övre polaritongren (UPB) och nedre polaritongren (LPB).

Deras energier följer oftast en form som liknar E±(k) = [E_C(k) + E_X]/2 ± sqrt[(δ(k)/2)^2 + g^2], där E_C(k) är kavitetets fotondispersion, E_X är excitonens energi, δ(k) = E_C(k) − E_X är detuning och g är kopplingsstyrkan. Vid resonans (δ ≈ 0) uppstår en tydlig anticrossing och en vakum-Rabi-splitting mellan grenarna. Denna splitting är ett mått på kopplingsstyrkan och kan observeras i spektra avspeglande k-värdet, exempelvis i angle-resolved reflectivity eller photoluminescens.

Karaktären hos grenarna varierar med avståndet till resonansen. LPB är oftast mer photonlik när kavitationen dominerar, vilket ger en mycket liten effektiv massa och därmed snabbare rörelser i k-rummet. UPB tenderar att vara mer excitonlik och tyngre. Båda grenarna har blandad ljus-materia-karaktär som förändras med detuning och vågvektor, vilket påverkar deras livslängder, interaktioner och potential för polaritonrelaterade fenomen.

Polaritongrenar observeras i olika mikrokavitetsstrukturer, bland annat i GaAs-, CdTe-, GaN-, ZnO-baserade system och i organiska mikroresonatorer. De är centrala för studier av polaritonbose–e avarget, superfluida beteenden och lågtröskel-lasing, samt för utvecklingen av polaritonbaserade optoelektroniska enheter.