Режим ультрасильной плазмон-поляритонной связи для новых плазменных мод в копланарных микрорезонаторах / Андреев И.В., Муравьев В.М., Гусихин П.А., Зарезин А.М., Губарев С.И., Кукушкин И.В.

Взаимодействие света и вещества являетсяодной из важнейших тематик физическихисследований на протяжении более ста лет. Вквантовых системах взаимодействие фотона свозбуждениями среды приводит к возникновениюновых гибридных частиц – поляритонов. Впоследнее время в физикие двумерных электронныхсистем (ДЭС) получило значительное развитиеисследование плазмон-поляритонов вмикрорезонаторах в микроволновом исубтерагерцовом диапазонах частот [1, 2]. Недавнодля ДЭС, оснащённых металлическим затвором ввиде узкой полоски, было теоретически предсказано[3] существование нового типа «near-gate»плазменных мод, осцилляции заряда в которыхпреимущественно локализованы под полосковымзатвором, а электрическое поле моды сосредоточено преимущественно снаружи подзатворнойобласти. Такие моды одновременно сочетают в себе свойства двумерных и экранированныхмагнитоплазмонов – а именно, их закон дисперсии имеет корневой вид как по волновому вектору, таки по расстоянию от ДЭС до полоскового затвора. Такие моды были обнаружены экспериментально[4]. Представляет значительный интерес экспериментально исследовать величину плазмон-фотоннойсвязи для вновь открытых «near-gate» мод.В настоящей работе исследованы «near-gate» плазменные моды, возникающие вблизицентральной металлической полоски копланарных микрорезонаторов, литографическисформированных над поверхностью ДЭС. В эксперименте наблюдается гибридизация «near-gate» модс фотонными модами микрорезонатора; удалось пронаблюдать до трёх гибридных плазмонполяритонных мод. По расщеплению поляритонных ветвей Ω было проведено сравнение величинплазмон-поляритонного взаимодействия для мод различных типов. Установлено, что в такихсистемах для «near-gate» мод реализуется режим ультрасильной плазмон-фотонной связи: так, дляДЭС с электронной плотностью ns=2.6x1011 см-2 Ω/ω0≈0.33 (ω0 – частота невозмущённых мод).Показано, что сила плазмон-фотонного взаимодействия для «near-gate» мод на порядок больше, чемдля обычных двумерных плазмонов.