La superfluorescence (SF), en tant qu'effet de rayonnement coopératif provenant de fluctuations quantiques sous vide, constitue une plate-forme idéale pour étudier les mécanismes de corrélation à N corps dans un ensemble d'excitons et pour développer des techniques optiquement ultrarapides sur des sources de lumière quantique brillantes. Récemment, les observations des effets de superfluorescence basées sur différents matériaux radiatifs ou sous différentes températures de travail ont été un sujet brûlant. Cependant, les travaux actuels se concentrent principalement sur l'étude et la discussion de la création de la SF elle-même.
Dans un nouvel article publié dans Light :Science &Applications , une équipe de scientifiques dirigée par les professeurs Zheng Sun et Wei Xie et leurs collègues du Laboratoire clé d'État de spectroscopie de précision de l'Université normale de Chine orientale à Shanghai a proposé le développement du domaine de la superfluorescence en combinaison avec le domaine de recherche des polaritons. /P>
Explicitement, ils prétendent pour la première fois non seulement observer l'effet de superfluorescence mais également contrôler l'état collectif de l'ensemble dipolaire en incluant une nouvelle dimension régulatrice du couplage des champs lumineux. Leurs travaux expérimentaux et théoriques, décrits dans cet article, fournissent des preuves solides de la révélation d'une nouvelle quasi-particule d'exciton-polariton coopératif (CEP) et de la transition de phase de la superfluorescence à la condensation du CEP.
Ils démontrent une structure hybride lumière-matière composée d’un film de points quantiques de pérovskite et d’un simple miroir de Bragg demi-couche. L'exciton-polariton coopératif est formalisé en couplant un ensemble d'exclusions synchronisées à un mode de Bragg optique sélectionné. Au-dessus du seuil de densité, la condensation se produit à un état de moment non nul sur la branche inférieure du polariton en raison du rôle vital des exclusions coopératives. La transition de phase présente les signatures clés d'une diminution de la largeur de la ligne, d'une augmentation de la cohérence macroscopique ainsi que d'un taux de désintégration radiative accéléré.
Les scientifiques résument le mécanisme physique sous-jacent à la transition de phase de la superfluorescence à la condensation CEP de leur structure hybride :"Nous démontrons le fort couplage entre les excitons coopératifs et les photons de Bragg dans une demi-cavité à base de QD pérovskite avec une division Rabi de 21,6 meV. ."
"Nous obtenons la condensation coopérative exciton-polariton. Il s'est avéré que les excitons corrélés impliqués améliorent considérablement la force de couplage, ce qui peut être attribué à l'effet coopératif induisant la synchronisation des phases aléatoires de l'exciton à aligner pour former un dipôle géant. Par conséquent, cela permet à la condensation de se produire au-delà de ce qui est possible au niveau individuel du QD", ajoutent-ils.
"La démonstration actuelle de la nouvelle condensation de quasiparticules ouvre la voie à de nouvelles applications potentielles pour le développement de lasers accordables ultra-étroits. De plus, la possibilité de contrôler le flux de condensation et donc de l'exploiter comme élément de base pour divers dispositifs optoélectroniques est un autre domaine passionnant offert par un tel système QD à base de pérovskite", explique l'équipe.
Plus d'informations : Danqun Mao et al, Observation de la transition de la superfluorescence à la condensation du polariton dans CsPbBr3 film à points quantiques, Lumière :Science et applications (2024). DOI :10.1038/s41377-024-01378-5
Informations sur le journal : La lumière :science et applications
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
