Взаимодействие экситонов с фотонами. Поляритоны

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКСИТОНОВ С ФОТОНАМИ. ПОЛЯРИТОНЫ 349 [c.349]

Взаимодействие экситонов с фотонами. Поляритоны [c.349]

Теоретическое исследование люминесценции при условии сильной связи экситонов с фотонами удобно проводить в представлении поляритонов (см. 45). В этом случае отпадает необходимость рассмотрения процессов реабсорбции, так как взаимодействие экситонов и фотонов полностью учитывается уже в нулевом приближении. Процесс люминесценции кристалла сводится к преобразованию на поверхности кристалла поляритонов в свободные фотоны. Спектральный состав люминесценции F (со) определяется спектральной плотностью р (со) поляритонов частоты со у поверхности кристалла и вероятностью их выхода из кристалла. При нормальном падении поляритонов на поверхность кристалла с групповой скоростью V (со) функция F (со) определяется простой формулой [c.596]

Показано [10], что и при значительной пространственной дисперсии (вблизи полос экситонного поглощения) при наличии экситон-фотонных взаимодействий мод (поляритонов) имеет место теорема погашения ее аналог справедлив и в средах нелинейных. [c.119]

В 64—66 мы приведем основы теоретического описания оптических явлений в твердом теле. Мы начнем с краткого обсуждения представления фотона как элементарного возбуждения ( 64). Если фотоны в твердом теле очень сильно связаны с другими элементарными возбуждениями (оптические фононы, экситоны), то взаимодействие уже не может описываться с помощью теории возмущений. Фотон и фонон (экситон) в этом случае образуют нечто единое, что надо ввести как новое элементарное возбуждение. Этот особый случай поляритонов будет рассмотрен в 65. В 66 мы введем комплексную диэлектрическую проницаемость. Она является связующим звеном между микроскопическими процессами взаимодействия элементарных возбуждений с фотонами и макроскопическими явлениями поглощения, отражения и дисперсии. [c.249]

Основной смысл перехода к нолярнтонным переменным состоит в том, что эти переменные соответствуют в принципе истинным нормальным колебаниям взаимодействующей экситон-фотонной системы. Поэтому следует считать, что фотон, падающий на поверхность кристалла, создает в кристалле поляритон. В кристалле поляритон либо распространяется, либо рассеивается. Процесс комбинационного рассеяния света следует отождествлять именно с процессом рассеяния поляритона [53, 54]. Когда поляритон с частотой ац (соответствующий падающему извне фотону) рассеивается (или распадается) с образованием поляритона с частотой 2 (которому соответствует рассеянный фотон, вылетающий из кристалла) и фонона с частотой UO = i)i — U2, это означает, что произошло стоксово комбинационное рассеяние света. Заметим, что, например, в случае поперечных фононов в ионном кристалле возникающий фонон вследствие его взаимодействия с электромагнитным полем также следует рассматривать как поляритонное колебание. Чтобы различать эти случаи, мы будем в первом случае пользоваться термином экситонный поляритон , во втором — фононный поляритон . Таким образом, комбинационное рассеяние света можно представить себе как процесс распада [c.95]

При учёте взаимодействия Э. с фотонами в области частот фотонов ii = закон дисперсии, существенно отличаются от свойств как Э., так и фотонов. Возникновение поляритонов существенно при анализе оптич. спектров в области экситонных полос и др. (см. Поляритон). [c.503]

Предположим что поперечное электромагнитное поле заключено в объеме кристалла и удовлетворяет тем же циклическим граничным условиям, что и экситоны. Предположим далее, что экситоны не взаимодействуют с колебаниями решетки — фононами. Оба предположения являются весьма существенными. Только при их выполнении, как мы увидим ниже, взаимодействие экситонов с волновым вектором к происходит с фотоном, имеющим тот же волновой вектор Л и ту же поляризацию, что и экситон. В этом случае в системе взаимодействующих экситонов и фотонов возникают новые элементарные возбуждения (стационарные состояния с тем же волновым вектором к), которые называют поляритонами или светоэкситонами. [c.349]

При очень низких температурах в кристаллах с дипольно активными экситонами нижайшей зоны электронных возбуждений их взаимодействие с фотонами нельзя рассматривать методом теории возмущений. Вследствие большой вероятности взаимного превращения экситонов и фотонов необходимо их взаимодействие учитывать точно. Это легко осуществляется путем использования представления о поляритоиах, характеризующих квазистационарные состояния системы взаимодействующих экситонов и фотонов (см. 45). При этом взаимодействие поляритонов с фононами учитывается методом теории возмущений. [c.585]

Чем больше параметр /, характеризующий связь экситонов с фотонами, и чем ближе частота поляритонов ш (к) к частоте экситонов, тем с большим весом участвуют экситоны в поляритонном состоянии и, следовататьно, тем большее значение имеет взаимодействие поляритонов с фононами, приводящее к комбинационному рассеянию. [c.598]

Поляритоны. Как видно из рис. 6.6, фотоны с энергией не выше примерно 0,01 эВ и длинноволновые оптические фононы с волновым вектором порядка 10 см оказываются близкими по своим характеристикам — энергии и модулю импульса. Между такими фононами и фотонами возникает взаимодействие, в результате которого в кристалле рождаются новые квазичастицы — поляритоны. Поля-ритон можно рассматривать как своеобразную кооперацию фотона и оптического фонона. Подобная кооперация возможна также между фотонам и экситоном при условии [c.154]

На рис. 6.15 сплошными линиями показана кривая дисперсии поляритона, родившегося в результате взаимодействия фотона и экситона (е — энергия поляритона, р — значение его импульса), Там же штриховыми линиями изображены кривые дисперсии фотона и экситона. В области низких энергий закон дисперсии для поляритона имеет вид %= pjn, где с — скорость света в вакууме, п — показатель преломления среды. [c.155]

В процессах взаимодействия сильных полей с твердыми телами могут в одном резонансном процессе рождаться или уничтожаться одновременно несколько фотонов и квазичастиц в различных модах [4.-22]. Такое явление можно использовать для единого описания нелинейных процессов, в которых устанавливается взаимосвязь различных участвующих во взаимодействии возбуждений (например, экситонов, поляритонов, плазмонов) между собой и с принимающими участие в процессах фотонами. Следует отметить, что в этой области проводятся интенсивные теоретические и экспериментальные исследования [4.-23—4.-25]. Двухфотонное поглощение и генерация фотонов на суммарной частоте могут быть связаны с объединением двух поляритонов, т. е. с процессом их слияни-я. Вновь возникшая частица может быть чистым экситоном электронов твердого тела или поляритоном. При исследованиях были получены данные об угловой и частотной зависимостях процесса слияния поляритонов, об относительном количестве участвующих в этом процессе поляритонов и о свойствах результирующих поляритонов. [c.489]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...