Резонансная оптомеханика полупроводниковых наноструктур

Видео

Аннотация

Оптомеханика переживает период стремительного развития. Крайне актуальной является задача об управлении и резонансном усилении взаимодействия света с фононами на наномасштабах. В докладе будет дан обзор явлений, обусловленных взаимодействием света с механическими колебаниями наноструктур в условиях оптических и экситонных резонансов — от резонансного рассеяния света Мандельштама — Бриллюэна до акустических аналогов лазеров и транзисторов, управляемых светом.

Будет описана теория взаимодействия света с механическими колебаниями среды, учитывающая эффекты дисперсии, и рассмотрен оптомеханический эффект Керкера, заключающийся в направленном неупругом рассеянии света на колеблющихся как целое мембранах и наночастицах, обладающих оптическим резонансом. Будет показано, что вблизи резонанса происходит усиление рассеяния вперед, а вдали от него — назад.

Для многослойных структур с квантовыми ямами GaAs/AlAs экспериментально показано, что на частоте экситонного резонанса на пять порядков возрастает коэффициент фотоупругости — изменение диэлектрической проницаемости при деформации. В перспективе это открывает возможность реализации режима сильной связи между звуком и светом.

При наличии интенсивной оптической накачки становится эффективной конверсия звука в стоксов и антистоксов свет. Возникают гибридные частицы, которые являются смесью фонона, фотона и экситона и аналогичны фоноритонам, теоретически рассмотренным в объемных полупроводниках А. Л. Ивановым и Л. В. Келдышем. Нами предсказано, что в сверхрешетке квантовых ям фоноритонный эффект усилен, и приводит к акустической невзаимности. Это открывает возможность создания оптически перестраиваемого акустического диода, пропускающего звук лишь в одном направлении, и однонаправленного акустического лазера, в котором усиливается звук.