微腔声子极化子从弱到超强的声子-光子耦合态

       当光与物质强烈耦合时，会出现新的混合模式——极化子，其相干的能量交换比原始光子模式和物质激发的衰减速度要快得多。通常情况下，极化子波是通过将物质放置在光学谐振器(如法布里-珀罗微腔)内产生的。在过去的几十年里，可见光和激子系统之间的相互作用得到了广泛的研究，奠定了该领域的基础和应用进展，包括实现了极化子玻色-爱因斯坦凝聚体和各种激子激光系统。类似地，已经在半导体量子阱、极性介质和分子聚集物中探索了红外体系中的强耦合。特别是红外光与分子振动之间的强耦合现象已经成为一个新的有趣的研究课题。

       分子振动和微腔模之间的强耦合已被证明可以改变分子材料的物理和化学性质。近日，西班牙CIC nanoGUNE 研究中心的María Barra-Burillo等人对晶格振动（声子）和微腔模之间较少探索的耦合进行了研究。将六角形氮化硼(hBN)嵌入到经典微腔中，证明了当hBN厚度从几纳米增加到完全填充腔时，从弱光子耦合到超强声子耦合的演化。值得注意的是，对于薄至10 nm的hBN层，实现了强耦合。此外，完全填充腔中的超强耦合产生的极化子色散与体hBN中声子极化子的色散相匹配，突出表明微腔中的最大光物质耦合仅限于光子与体材料之间的耦合强度。相关工作发表在《NATURE COMMUNICATIONS》上。（郑江坡）

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26060-x