Spin-selective spatial filtering of propagating polariton condensates, using a controllable spin-dependent gating barrier, in a one-dimensional semiconductor microcavity ridge waveguide is reported. A nonresonant laser beam provides the source of propagating polaritons, while a second circularly polarized weak beam imprints a spin dependent potential barrier, which gates the polariton flow and generates polariton spin currents. A complete spin-based control over the blocked and transmitted polaritons is obtained by varying the gate polarization.
References
1.
C.
Chappert
, A.
Fert
, and F.
Nguyen Van Dau
, Nat. Mater.
6
, 813
(2007
).2.
P. G.
de Gennes
and J.
Prost
, The Physics of Liquid Crystals
, 2nd ed. (Clarendon Press
, Oxford
, 1995
).3.
I.
Shelykh
, K. V.
Kavokin
, A. V.
Kavokin
, G.
Malpuech
, P.
Bigenwald
, H.
Deng
, G.
Weihs
, and Y.
Yamamoto
, Phys. Rev. B
70
, 035320
(2004
).4.
T. C. H.
Liew
, I. A.
Shelykh
, and G.
Malpuech
, Physica E
43
, 1543
(2011
).5.
T.
Espinosa-Ortega
and T. C. H.
Liew
, Phys. Rev. B
87
, 195305
(2013
).6.
A.
Amo
, T. C. H.
Liew
, C.
Adrados
, R.
Houdré
, E.
Giacobino
, A. V.
Kavokin
, and A.
Bramati
, Nature Photon.
4
, 361
(2010
).7.
R.
Cerna
, Y.
Léger
, T. K.
Paraiso
, M.
Wouters
, F.
Morier-Genoud
, M. T.
Portella-Oberli
, and B.
Deveaud
, Nat. Commun.
4
, 2008
(2013
).8.
C.
Adrados
, T. C. H.
Liew
, A.
Amo
, M. D.
Martín
, D.
Sanvitto
, C.
Antón
, E.
Giacobino
, A.
Kavokin
, A.
Bramati
, and L.
Viña
, Phys. Rev. Lett.
107
, 146402
(2011
).9.
S.
Christopoulos
, G.
Baldassarri Höger von Högersthal
, A. J. D.
Grundy
, P. G.
Lagoudakis
, A. V.
Kavokin
, G.
Christmann
, R.
Butté
, E.
Feltin
, J.-F.
Carlin
, and N.
Grandjean
, Phys. Rev. Lett.
98
, 126405
(2007
).10.
S.
Kéna-Cohen
and S. R.
Forrest
, Nature Photon.
4
, 371
(2010
).11.
P. G.
Savvidis
, J. J.
Baumberg
, R. M.
Stevenson
, M. S.
Skolnick
, D. M.
Whittaker
, and J. S.
Roberts
, Phys. Rev. Lett.
84
, 1547
(2000
).12.
P.
Tsotsis
, S. I.
Tsintzos
, G.
Christmann
, P. G.
Lagoudakis
, O.
Kyriienko
, I. A.
Shelykh
, J. J.
Baumberg
, A. V.
Kavokin
, Z.
Hatzopoulos
, P. S.
Eldridge
, and P. G.
Savvidis
, Phys. Rev. Appl.
2
, 014002
(2014
).13.
E.
Kammann
, T. C. H.
Liew
, H.
Ohadi
, P.
Cilibrizzi
, P.
Tsotsis
, Z.
Hatzopoulos
, P. G.
Savvidis
, A. V
Kavokin
, and P. G.
Lagoudakis
, Phys. Rev. Lett.
109
, 036404
(2012
).14.
A.
Amo
, S.
Pigeon
, C.
Adrados
, R.
Houdre
, E.
Giacobino
, C.
Ciuti
, and A.
Bramati
, Phys. Rev. B
82
, 081301(R)
(2010
).15.
E.
Wertz
, L.
Ferrier
, D. D.
Solnyshkov
, R.
Johne
, D.
Sanvitto
, A.
Lemaître
, I.
Sagnes
, R.
Grousson
, A. V.
Kavokin
, P.
Senellart
, G.
Malpuech
, and J.
Bloch
, Nat. Phys.
6
, 860
(2010
).16.
G.
Tosi
, G.
Christmann
, N. G.
Berloff
, P.
Tsotsis
, T.
Gao
, Z.
Hatzopoulos
, P. G.
Savvidis
, and J. J.
Baumberg
, Nat. Phys.
8
, 190
(2012
).17.
G.
Christmann
, G.
Tosi
, N. G.
Berloff
, P.
Tsotsis
, P. S.
Eldridge
, Z.
Hatzopoulos
, P. G.
Savvidis
, and J. J.
Baumberg
, Phys. Rev. B
85
, 235303
(2012
).18.
P.
Cristofolini
, A.
Dreismann
, G.
Christmann
, G.
Franchetti
, N. G.
Berloff
, P.
Tsotsis
, Z.
Hatzopoulos
, P. G.
Savvidis
, and J. J.
Baumberg
, Phys. Rev. Lett.
110
, 186403
(2013
).19.
T.
Gao
, P. S.
Eldridge
, T. C. H.
Liew
, S. I.
Tsintzos
, G.
Stavrinidis
, G.
Deligeorgis
, Z.
Hatzopoulos
, and P. G.
Savvidis
, Phys. Rev. B
85
, 235102
(2012
).20.
C.
Antón
, T. C. H.
Liew
, G.
Tosi
, M. D.
Martín
, T.
Gao
, Z.
Hatzopoulos
, P. S.
Eldridge
, P. G.
Savvidis
, and L.
Viña
, App. Phys. Lett.
101
, 261116
(2012
).21.
D.
Ballarini
, M.
De Giorgi
, E.
Cancellieri
, R.
Houdre
, E.
Giacobino
, R.
Cingolani
, A.
Bramati
, G.
Gigli
, and D.
Sanvitto
, Nat. Commun.
4
, 1778
(2013
).22.
H. S.
Nguyen
, D.
Vishnevsky
, C.
Sturm
, D.
Tanese
, D.
Solnyshkov
, E.
Galopin
, A.
Lemaître
, I.
Sagnes
, A.
Amo
, G.
Malpuech
, and J.
Bloch
, Phys. Rev. Lett.
110
, 236601
(2013
).23.
C.
Antón
, T. C. H.
Liew
, J.
Cuadra
, M. D.
Martín
, P. S.
Eldridge
, Z.
Hatzopoulos
, G.
Stavrinidis
, P. G.
Savvidis
, and L.
Viña
, Phys. Rev. B
88
, 245307
(2013
).24.
C.
Sturm
, D.
Tanese
, H. S.
Nguyen
, H.
Flayac
, E.
Galopin
, A.
Lemaître
, I.
Sagnes
, D.
Solnyshkov
, A.
Amo
, G.
Malpuech
, and J.
Bloch
, Nat. Commun.
5
, 3278
(2014
).25.
L.
Viña
, L.
Muñoz
, E.
Pérez
, J.
Fernández-Rossier
, C.
Tejedor
, and K.
Ploog
, Phys. Rev. B
54
, R8317(R)
(1996
).26.
M. M.
Glazov
, H.
Ouerdane
, L.
Pilozzi
, G.
Malpuech
, A. V.
Kavokin
, and A.
D'Andrea
, Phys. Rev. B
80
, 155306
(2009
).27.
D.
Ballarini
, A.
Amo
, L.
Viña
, D.
Sanvitto
, M. S.
Skolnick
, and J. S.
Roberts
, Appl. Phys. Lett.
90
, 201905
(2007
).28.
M.
Vladimirova
, S.
Cronenberger
, D.
Scalbert
, K. V.
Kavokin
, A.
Miard
, A.
Lemaître
, J.
Bloch
, D.
Solnyshkov
, G.
Malpuech
, and A. V.
Kavokin
, Phys. Rev. B
82
, 075301
(2010
).30.
P.
Tsotsis
, P. S.
Eldridge
, T.
Gao
, S. I.
Tsintzos
, Z.
Hatzopoulos
, and P. G.
Savvidis
, New J. Phys.
14
, 023060
(2012
).31.
M.
Wouters
and I.
Carusotto
, Phys. Rev. Lett.
99
, 140402
(2007
).32.
J.
Keeling
and N. G.
Berloff
, Phys. Rev. Lett.
100
, 250401
(2008
).33.
M.
Wouters
, New J. Phys.
14
, 075020
(2012
).34.
See Fig. 3 in
C.
Antón
, T. C. H.
Liew
, D.
Sarkar
, M. D.
Martín
, Z.
Hatzopoulos
, P. S.
Eldridge
, P. G.
Savvidis
, and L.
Viña
, Phys. Rev. B
89
, 235312
(2014
).35.
E.
Wertz
, A.
Amo
, D. D.
Solnyshkov
, L.
Ferrier
, T. C. H.
Liew
, D.
Sanvitto
, P.
Senellart
, I.
Sagnes
, A.
Lemaître
, A. V.
Kavokin
, G.
Malpuech
, and J.
Bloch
, Phys. Rev. Lett.
109
, 216404
(2012
).36.
L. M.
Sieberer
, S. D.
Huber
, E.
Altman
, and S.
Diehl
, Phys. Rev. B
89
, 134310
(2014
).37.
D. D.
Solnyshkov
, H.
Terças
, K.
Dini
, and G.
Malpuech
, Phys. Rev. A
89
, 033626
(2014
).38.
We used the following parameters in the theory: m = 7.3 × 10−5 of the free electron mass,19 α = 2.4 × 10−3 meV μm2,13 α2 = 0.4α1, Γ = 1/18 ps−1,19 ΓNL = 0.3α1,32 μm2, r = 0.5, and p = 1/3. The source to gate power ratio was chosen the same as in the experiment and the parameter G matched to the experimentally measured blueshifts.
39.
S.
Data
and B.
Das
, Appl. Phys. Lett.
56
, 665
(1990
).40.
I. A.
Shelykh
, R.
Johne
, D. D.
Solnyshkov
, and G.
Malpuech
, Phys. Rev. B
82
, 153303
(2010
).41.
P.
Andreakou
, S. V.
Poltavtsev
, J. R.
Leonard
, E. V.
Calman
, M.
Remeika
, Y. Y.
Kuznetsova
, L. V.
Butov
, J.
Wilkes
, M.
Hanson
, and A. C.
Gossard
, Appl. Phys. Lett.
104
, 091101
(2014
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
