Плазмон-экситонные поляритоны в сверхрешетках

Представлена теория распространения поляритонов в сверхрешетках с резонансным плазмон-экситонным взаимодействием. Периодическая сверхрешетка состоит из конечного числа ячеек c близко расположенными квантовой ямой и монослоем металлических наночастиц. Изучается спектр смешанных мод, образованных квазидвумерными экситонами квантовых ям и дипольными плазмонами металлических частиц. Задача электродинамики решается методом функций Грина c учетом резонансной поляризации квантовых ям и частиц в самосогласованном приближении. Эффективная поляризуемость частиц сфероидальной формы, заполняющих квадратную решетку, вычислена с учетом эффекта локального поля дипольных плазмонов слоя и их “изображений”, обусловленных экситонной поляризацией ближайшей квантовой ямы. Численно исследованы оптические спектры отражения сверхрешеток с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs и частицами серебра. Особое внимание уделено режиму сверхизлучения при брэгговской дифракции поляритонов в сверхрешетке. Сверхизлучение исследовано для плазмонов и экситонов по отдельности, а также для смешанных плазмон-экситонных поляритонов. Показано, что широкий спектр отражения, связанный с плазмонами, зависит от числа ячеек в сверхрешетке и имеет узкий спектральный провал в области экситон-плазмонного расщепления Раби.