Superluminal X-waves in a polariton quantum fluid

Antonio Gianfrate , Lorenzo Dominici , Oksana Voronych , Michał Matuszewski , Magdalena Stobińska , Dario Ballarini , Milena De Giorgi , Giuseppe Gigli , Daniele Sanvitto

Abstract

In this work, we experimentally demonstrate for the first time the spontaneous generation of two-dimensional exciton-polariton X-waves. X-waves belong to the family of localized packets that can sustain their shape without spreading, even in the linear regime. This allows the wavepacket to maintain its shape and size for very low densities and very long times compared to soliton waves, which always necessitate a nonlinearity to compensate the diffusion. Here, we exploit the polariton nonlinearity and uniquely structured dispersion, comprising both positive- and negative-mass curvatures, to trigger an asymmetric four-wave mixing in momentum space. This ultimately enables the self-formation of a spatial X-wave front. Using ultrafast imaging experiments, we observe the early reshaping of the initial Gaussian packet into the X-pulse and its propagation, even for vanishingly small densities. This allows us to outline the crucial effects and parameters that drive the phenomena and to tune the degree of superluminal propagation, which we found to be in close agreement with numerical simulations.
Autor Antonio Gianfrate
Antonio Gianfrate
-
, Lorenzo Dominici
Lorenzo Dominici
-
, Oksana Voronych (WMFiI / IFTiA)
Oksana Voronych
- Instytut Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki
, Michał Matuszewski
Michał Matuszewski
-
, Magdalena Stobińska
Magdalena Stobińska
-
, Dario Ballarini
Dario Ballarini
-
, Milena De Giorgi
Milena De Giorgi
-
, Giuseppe Gigli
Giuseppe Gigli
-
, Daniele Sanvitto
Daniele Sanvitto
-
Tytuł czasopisma/seriiLight-Science & Applications, ISSN 2047-7538, (A 50 pkt)
Rok wydania2018
Tom7
Nr1
Paginacja1-9
Objętość publikacji w arkuszach wydawniczych0.5
Słowa kluczowe w języku angielskimnegative mass, nonlinearity, polaritons, superluminal, X-waves
Klasyfikacja ASJC3107 Atomic and Molecular Physics, and Optics; 2504 Electronic, Optical and Magnetic Materials
DOIDOI:10.1038/lsa.2017.119
URL https://www.nature.com/articles/lsa2017119.pdf
Języken angielski
LicencjaCzasopismo (tylko dla artykułów); opublikowana ostateczna; Uznanie Autorstwa - Użycie Niekomercyjne - Bez utworów zależnych (CC-BY-NC-ND); w dniu opublikowania
Punktacja (całkowita)50
Żródło punktacjijournalList
PunktacjaPunktacja MNiSW = 50.0, 17-11-2019, ArticleFromJournal
Wskaźniki publikacji Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2016 = 4.203; Impact Factor WoS: 2018 = 14.0 (2) - 2018=15.132 (5)
Liczba cytowań*
Cytuj
Udostępnij Udostępnij

Pobierz odnośnik do tego rekordu


* Podana liczba cytowań wynika z analizy informacji dostępnych w Internecie i jest zbliżona do wartości obliczanej przy pomocy systemu Publish or Perish.
Powrót
Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?