Оптическая мультистабильность экситонных поляритонов в размерно-квантованном резонаторном микростолбике Текст научной статьи по специальности «Физика»

Оптическая мультистабильность экситонных поляритонов в размерно-квантованном резонаторном микростолбике

Н.Н.Ппатов.* С.С.Гаврилов

ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика

Осипьяна, д.2

*nnipatov@gmail. com

Экситонные поляритоны, возбуждаемые резонансной световой волной в полупроводниковом микрорезонаторе, образуют когерентные состояния. Если система латерально ограничена и возбуждается вблизи основного уровня размерного квантования, то при достаточно малом размере мезы (2-3 мкм для резонаторов на основе GaAs) ее поведение может быть описано в рамках эффективно одномодовой (квазинульмерной) модели. Хорошо известно, что благодаря оптической мультистабильности [1,2], вызванной поляритон-поляритонным взаимодействием, в квазинульмерной поляритонной системе удается реализовать чрезвычайно быстрые управляемые переключения между стационарными состояниями с различными амплитудами и/или поляризациями. Недавно сообщалось, что помимо стационарных (мультистабильных) могут также существовать нестационарные (автоколебательные или хаотические) состояния поляритонов [3,4].

В настоящем докладе теоретически рассматриваются оптическая мультистабильность и связанные с ней явления в менее изученном случае, когда возбуждается сразу несколько уровней размерного квантования поляритонов. Рассматривается круглая резонаторная меза на основе GaAs диаметром 10 мкм. Мы нашли, что с ростом амплитуды возбуждения в определенных условиях может происходить серия переходов от стационарных к автоколебательным и далее хаотическим состояниям поляритонной системы. В частности, в линейном режиме реализуются стационарные состояния, обладающие полной вращательной симметрией, однако с увеличением амплитуды возбуждения они оказываются параметрически неустойчивыми относительно рассеяния в новые пространственные моды с пониженной симметрией (С2) и отличными частотами, что сопровождается переходом к автоколебаниям. Дальнейшее понижение симметрии в результате вторичных эффектов параметрического рассеяния переводит систему к состоянию динамического хаоса, характеризующемуся квазинепрерывным спектром излучения.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-22-00455.

Литература

[1] N. A. Gippius et al, Phys. Rev. Lett. 98, 236401 (2007).

[2] С. С. Гаврилов, Усп. физ. наук 190(2), 137 (2020).

[3] S. S. Gavrilov, Phys. Rev. B 106, 045304 (2022).

[4] С.С. Гаврилов, Н.Н. Ипатов, В.Д. Кулаковский, Письма в ЖЭТФ 118, 9 (2023).