北理工在拓扑激光和腔量子电动力学研究方面取得新进展


  近日,好玩免费的手机游戏下载平台推荐|安卓手游大全|至尊手游物理学院张向东教授课题组同中科院物理所许秀来研究员课题组以及半导体所牛智川研究员课题组合作,在拓扑激光和腔量子电动力学研究方面取得新进展。他们基于Wannier类型的零维拓扑角态,设计并制备出了具有高品质因子和小模式体积的二维拓扑光子晶体微腔,观测到了基于拓扑角态的低阈值激光,并证实了单量子点与拓扑微腔弱耦合的Purcell效应。相关结果分别发表在近期的Light: Science & Applications及Laser & Photonics Reviews上。

  拓扑学关注的是物体在连续形变下所保持的全局不变的性质。将拓扑学的思想引入到光学微纳结构的设计,对实现鲁棒性的光场调控具有重要的意义,如实现背散射免疫的电磁波传输等。最近,以色列海法研究所的研究人员及其合作者利用拓扑保护的边界态构造了闭合环形腔,并利用该环形腔实现了激光效应,即所谓的拓扑激光(Science 359, eaar4003; eaar4005 (2018))。相比于传统激光器,基于拓扑边缘态的激光器在外界无序扰动的情况下,具有能量损耗低,激光发射效率高等优势。然而,目前所设计的拓扑激光器尺寸较大,阈值高,通常需要几毫瓦的泵浦才能产生激光效应。进一步实现低阈值的纳腔激光,对实现高效可集成的拓扑光源具有重要的意义。

  另一方面,最近的理论和实验证明,在高阶拓扑绝缘体中存在零维拓扑角态。基于Wannier类型的零维拓扑角态,我们理论设计出了一种二维拓扑光子晶体微腔,并优化了其品质因子。进一步我们理论证明,将所设计的拓扑微腔和InGaAs量子点相结合可实现低阈值的拓扑纳腔激光。实验上,我们在含有不同密度的InGaAs量子点样品上制备了不同参数的拓扑微腔,并观测到了激射现象。其激光阈值仅为1个微瓦,比目前利用拓扑边界态实现的拓扑激光要小三个数量级左右。这种拓扑激光的高性能来源于拓扑角态的高品质因子和小的模式体积,它将拓扑光学的应用缩小到纳米尺度,显示了这种拓扑光子晶体微腔在拓扑纳米光学器件上的应用前景。相关结果在近期Light: Science & Applications上发表。好玩免费的手机游戏下载平台推荐|安卓手游大全|至尊手游课题组负责相关理论方面的内容,实验部分由中科院物理所和半导体所课题组完成。好玩免费的手机游戏下载平台推荐|安卓手游大全|至尊手游张蔚暄博士和中科院物理所博士生谢昕为共同第一作者。好玩免费的手机游戏下载平台推荐|安卓手游大全|至尊手游张向东教授、中科院物理所许秀来研究员以及半导体所牛智川研究员为共同通讯作者。

  进一步,我们在低点密度的样品上,通过调节温度使单个量子点与拓扑角态共振,观测到了量子点荧光强度约4倍的增强。同时测量了共振与非共振状态下量子点的荧光寿命,观测到了共振状态下自发辐射速率的增强,从而证实了单量子点与拓扑微腔弱耦合的Purcell效应。这是首次利用拓扑微腔研究腔量子电动力学,为之后拓扑量子光学的研究打下了基础。同时由于这种拓扑光子晶体微腔易于集成,它对未来拓扑光学在量子信息处理及拓扑光学器件等领域的发展具有重要意义。相关结果发表在近期Laser & Photonics Reviews上。中科院物理所博士生谢昕和好玩免费的手机游戏下载平台推荐|安卓手游大全|至尊手游张蔚暄博士为共同第一作者。

  这些工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省重点研发项目、中科院B类先导专项、中科院科研仪器设备研制项目以及中科院创新交叉团队的支持。

图(1)理论设计和实验制备的具有零维拓扑角态二维光子晶体微腔

图(2)(a,b)拓扑激光。拓扑角态荧光强度(a)和线宽(b)随激发功率的变化。阈值约为1μW。(c,d)单个量子点与拓扑角态的弱耦合。(c)不同温度下的荧光光谱。当量子点(QD)与腔共振时,荧光强度增强约4倍。(d)共振(红色)与非共振(黑色)状态下的荧光衰减曲线。共振时的衰减速率约为非共振时的1.3倍

相关文章链接:

  https://www.nature.com/articles/s41377-020-00352-1

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/lpor.201900425

  

分享到:

友情链接:四虎影院网站-四虎影视网址-四虎网站-久草网  操你啦在线影院  琪琪色影院|琪琪色原网站|琪琪色原网站影院|琪琪色原网站在线影院  大色欧美av-欧美av电影-欧美a级片-一本道理在线不卡免费  国产a片|国产av小电影在线观看|欧美av|欧美A片|国产亚洲Av在线  妹妹人体艺术|中国人体艺术|欧洲人体艺术  91国产在线|91国产精品|超91在线夫妻碰  宅男福利社|宅男福利视频|宅男影院|宅男在线电影  黄色一级全祼|夜夜骑|夜夜骑影院|夜夜骑在线影院  一楼一凤影院  好看的日本av-日本一级特黄大片大全-黄色电影日本大片  很很鲁很很鲁视在线视频|香蕉伊人不卡在线看|天天鲁啪视频在线  免费三级现频在线观看  日日摸天天摸人人看  日本一本道高清无码AV-最新高清无码专区-在线观看中文字幕DVD播放  青青草最新网址导航  黄色电影免费片日本大片|很很鲁在线视频|免费黄色视频  av在线看|av在线免费观看|在线看片av免费观看  爱人的欲望|夫妻性生活影片|琪琪色影院  夫妻性生活影片  亚洲图片自偷自拍另类|色综合亚洲欧美图片区|亚洲ts贴图  野狼社区|野狼社区在线|开心激情五月天  国产av小电影在线观看|欧美A片|A片无限看|日本大片  在线福利电影院|福利影院|午夜福利|福利电影  777奇米影视盒  av男人天堂网  福利视频|好吊日av在线视频|超碰上传最新公开视频  一楼一凤影院  香港经典  米奇影视|米奇网站|米奇电影网|奇米影视盒|777奇米影视第四色|777米奇影院