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Exciton polaritons based on planar dielectric Si asymmetric nanogratings coupled with J-aggregated dyes film

Frontiers of Optoelectronics 2020年第1期13卷 4-11页

作者： Zhen CHAI Xiaoyong HU Qihuang GONG State Key Laboratory for Mesoscopic Physics&Department of Physics Collaborative Innovation Center of Quantum MatterBeijing Academy of Quantum Information SciencesNano-optoelectronics Frontier Center of Ministry of EducationPeking UniversityBeijing 100871China Collaborative Innovation Center of Extreme Optics Shanxi UniversityTaiyuan 030006China

Optical cavity polaritons,originated from strong coupling between the excitons in materials and photons in the confined cavities field,have recently emerged as their applications in the high-speed lowpower polaritons devices,low-threshold lasing and so on.However,the traditional exciton polaritons based on metal plasmonic structures or Fabry-Perot cavities suffer from the disadvantages of large intrinsic losses or hard to integrate and nanofabricate.This greatly limits the applications of exciton poalritons.Thus,here we implement a compact low-loss dielectric photonic–organic nanostructure by placing a 2-nm-thick PVA doped with TDBC film on top of a planar Si asymmetric nanogratings to reveal the exciton polaritons modes.We find a distinct anti-crossing dispersion behavior appears with a 117.16 meV Rabi splitting when varying the period of Si nanogratings.Polaritons dispersion and mode anti-crossing behaviors are also observed when considering the independence of the height of Si,width of Si nanowire B,and distance between the two Si nanowires in one period.This work offers an opportunity to realize low-loss novel polaritons applications.

关键词： exciton polaritons dielectric Si asymmetric nanogratings TDBC J-aggregated dyes film

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