Recent advances in the field of polariton lasers and BEC studies

Arash Rahimi-Iman

Present Address: Department of Physics and Material Sciences Center

Philipps-Universität Marburg

Renthof 5, 35032 Marburg, Germany

a.r-i@physik.uni-marburg.de

Abstract:

A new type of electrically pumped semiconductor laser has been demonstrated which promises an energy efficient laser operation [1,2]. 

In a polariton laser, stimulated scattering of bosons into a common particle energy statean effect closely related to Bose-Einstein 

condensation (BEC) of atomsis exploited to provide a coherent emission of light. The involved polaritons are bosonic quasiparticles 

which arise from strong light-matter coupling in quantum-well microcavities. Unambiguous evidence of polaritonic condensate emission 

under electrical pumping has been provided by magneto-optical experiments. This presented breakthrough study has been performed by a 

team of researchers from the University of Würzburg and their international partners from the United States, Japan, Russia, Singapore, 

Iceland and Germany [1]. In addition, polaritonic dynamical BEC was recently also observed at room temperature under optical pumping 

in organic materials [3], and previously in semiconductor systems [4]. Moreover, further studies of the physics of polariton condensates 

subject to a magnetic field revealed essential properties of spinor condensates [5].

[1] C. Schneider*, A. Rahimi-Iman*, N. Y. Kim, J. Fischer, I. G. Savenko, M. Amthor, L. Worschech, V. D. Kulakovskii, I. A. Shelykh,

 M. Kamp, S. Reitzenstein, A. Forchel, Y. Yamamoto and S. Höfling, Nature 497, 348 (2013).

[2] P. Bhattacharya, B. Xiao, A. Das, S. Bhowmick, and J. Heo, PRL 110, 206403 (2013)

[3] J. D. Plumhof, T. Stöferle, L. Mai, U. Scherf, and R. F. Mahrt, Nature Materials 13, 247 (2014)

[4] S. Christopoulos, G. Baldassarri Höger von Högersthal, A. J. D. Grundy, P. G. Lagoudakis, A. V. Kavokin, J. J. Baumberg, G. Christmann, 

R. Butté, E. Feltin, J.-F. Carlin, and N. Grandjean, PRL 98, 126405 (2007) 

[5] J. Fischer, S. Brodbeck, A. V. Chernenko, I. Lederer, A. Rahimi-Iman, M. Amthor, V. D. Kulakovskii, L. Worschech, M. Kamp, M. Durnev,

 C. Schneider, A. V. Kavokin, and S. Höfling, PRL 112, 093902 (2014)

 报告人简介:

Since 2013

Assistant professor in experimental semiconductor physics at the Faculty of Physics,University of Marburg, Germany, 

in the group of Professor Martin Koch:Current research focus: Semiconductor lasers, ultra-fast optical spectroscopy, 

light-matter interaction in semiconductor systems

2009-2013

PhD studies at the Department of Applied Physics, University of Würzburg, Bavaria,Germany, in the group of Professor 

Alfred Forchel:Research topics: Realization and demonstration of an electrically driven polariton laser within an international 

collaboration [1,2], exciton polariton Bose-Einstein condensation[3,4], Light-matter interaction in microcavities in external 

magnetic fields [4,5]

2008/4-6

Visiting scholar at the Ginzton Laboratory, Stanford University, CA, USA, in the group of Professor Yoshihisa Yamamoto:

Research topics: Light-matter interaction in microcavities and exciton polariton Bose-Einstein condensation

2007-2009

Graduate studies in nanotechnology at the University of Würzburg:Research specialization: Optically and electrically driven 

quantum-dot microcavities for efficient single-photon generation, semiconductor spectroscopy

2006/8-9

Visiting student at the Max-Planck Institute of Solid State Physics in Stuttgart, Germany

2004-2007

Undergraduate studies in nanotechnology at the University of Würzburg:Education in physics, nanotechnology, math and 

engineering phycics Selected Publications

[1] A. Rahimi-Iman. C. Schneider, and S. Hfling; Electrically driven polariton lasing; OPN Optics in

2013, 30 (2013)

[2] C. Schneider*, A. Rahimi-Iman*, N. Y. Kim, J. Fischer, I. G. Savenko, M. Amthor, M. Lermer, A. Wolf, 

L. Worschech, V. D. Kulakovskii, I. A. Shelykh, M. Kamp, S. Reitzenstein, A. Forchel, Y. Yamamoto and 

S. Hfling, An electrically pumped polariton laser; Nature 497, S. 348 (2013)

[3] A. Rahimi-Iman, A. V. Chernenko, J. Fischer, S. Brodbeck, M. Amthor, C. Schneider, A. Forchel, S. Hfling, 

S. Reitzenstein, and M. Kamp; Coherence signatures and density-dependent interaction in a dynamical exciton-polariton 

condensate; Phys. Rev. B 86, S. 155308 (2012)

[4] J. Fischer, S. Brodbeck, A.V. Chernenko, I. Lederer, A. Rahimi-Iman, M. Amthor, V.D. Kulakovskii, L. Worschech, 

M. Kamp, M. Durnev, C. Schneider, A.V. Kavokin, and S. Hfling; Anomalies of a Nonequilibrium Spinor Polariton 

Condensate in a Magnetic Field; Phys. Rev. Lett. 112, 093902 (2014)

[5] A. Rahimi-Iman, C. Schneider, J. Fischer, S. Holzinger, M. Amthor, S. Hfling, S. Reitzenstein, L. Worschech, 

M. Kamp, and A. Forchel; Zeeman splitting and diamagnetic shift of spatially confined quantum-well exciton polaritons 

in an external magnetic field; Phys. Rev. B 84, S. 165325 (2011)