We establish a tunable open-access microcavity consisting of two planar distributed Bragg reflectors (DBRs) individually controlled by nanopositioners. By varying the cavity length, such configuration enables variation of the light–matter coupling strength by a factor of 2, while keeping in microresonators the same active region and cavity mirrors. Polariton condensation was demonstrated over a large range of Rabi splittings and the corresponding threshold diagram was derived as a function of cavity-exciton detuning, which fits well with theoretical simulations. The results show that for various light-matter coupling strengths, optimal detunings featured by the lowest condensation threshold always occur at a fixed depth of energy trap between the exciton reservoir and the polariton ground state, which enables the most efficient exciton–exciton scattering into the condensate state in the driven-dissipative polaritonic system.

1.
M. S.
Skolnick
,
T. A.
Fisher
, and
D. M.
Whittaker
,
Semicond. Sci. Technol.
13
,
645
(
1998
).
2.
H.
Deng
,
H.
Haug
, and
Y.
Yamamoto
,
Rev. Mod. Phys.
82
,
1489
(
2010
).
3.
I.
Carusotto
and
C.
Ciuti
,
Rev. Mod. Phys.
85
,
299
(
2013
).
5.
C.
Weisbuch
,
M.
Nishioka
,
A.
Ishikawa
, and
Y.
Arakawa
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
3314
(
1992
).
6.
J.
Ksprzaka
,
M.
Richard
,
S.
Kundermann
,
A.
Baas
,
P.
Jeambrun
,
J. M. J.
Keeling
,
F. M.
Marchetti
,
M. H.
Szymanska
,
R.
Andre
,
J. L.
Staehli
,
V.
Savona
,
P. B.
Littlewood
,
B.
Deveaud
, and
L. S.
Dang
,
Nature
443
,
409
(
2006
).
7.
J.
Kasprzak
,
D. D.
Solnyshkov
,
R.
André
,
L. S.
Dang
, and
G.
Malpuech
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
146404
(
2008
).
8.
R.
Butté
,
J.
Levrat
,
G.
Christmann
,
E.
Feltin
,
J. F.
Carlin
, and
N.
Grandjean
,
Phys. Rev. B
80
,
233301
(
2009
).
9.
F.
Li
,
L.
Orosz
,
O.
Kamoun
,
S.
Bouchoule
,
C.
Brimont
,
P.
Disseix
,
T.
Guillet
,
X.
Lafosse
,
M.
Leroux
,
J.
Leymarie
,
M.
Mexis
,
M.
Mihailovic
,
G.
Patriarche
,
F.
Réveret
,
D.
Solnyshkov
,
J.
Zuniga-Perez
, and
G.
Malpuech
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
196406
(
2013
).
10.
O.
Jamadi
,
F.
Réveret
,
E.
Mallet
,
P.
Disseix
,
F.
Médard
,
M.
Mihailovic
,
D.
Solnyshkov
,
G.
Malpuech
,
J.
Leymarie
,
X.
Lafosse
,
S.
Bouchoule
,
F.
Li
,
M.
Leroux
,
F.
Semond
, and
J.
Zuniga-Perez
,
Phys. Rev. B
93
,
115205
(
2016
).
11.
P. G.
Savvidis
,
J. J.
Baumberg
,
D.
Porras
,
D. M.
Whittaker
,
M. S.
Skolnick
, and
J. S.
Roberts
,
Phys. Rev. B
65
,
073309
(
2002
).
12.
E. M.
Purcell
,
Phys. Rev.
69
,
37
(
1946
).
13.
R.
Chikkaraddy
,
B. D.
Nijs
,
F.
Benz
,
S. J.
Barrow
,
O. A.
Scherman
, and
P.
Fox
,
Nature
535
,
127
(
2016
).
14.
F.
Li
,
Y.
Li
,
Y.
Cai
,
P.
Li
,
H.
Tang
, and
Y.
Zhang
,
Adv. Quantum Technol.
2
,
1900060
(
2019
).
15.
P. R.
Dolan
,
G. M.
Hughes
,
F.
Grazioso
,
B. R.
Patton
, and
J. M.
Smith
,
Opt. Lett.
35
,
3556
(
2010
).
16.
S.
Dufferwiel
,
F.
Fras
,
A.
Trichet
,
P. M.
Walker
,
F.
Li
,
L.
Giriunas
,
M. N.
Makhonin
,
L. R.
Wilson
,
J. M.
Smith
,
E.
Clarke
,
M. S.
Skolnick
, and
D. N.
Krizhanovskii
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
192107
(
2014
).
17.
B.
Besga
,
C.
Vaneph
,
J.
Reichel
,
J.
Estève
,
A.
Reinhard
,
J.
Miguel-Sánchez
,
A.
Imamoğlu
, and
T.
Volz
,
Phys. Rev. Appl.
3
,
014008
(
2015
).
18.
R. T.
Grant
,
R.
Jayaprakash
,
D. M.
Coles
,
A.
Musser
,
S.
De Liberato
,
I. D.
Samuel
,
G. A.
Turnbull
,
J.
Clark
, and
D. G.
Lidzey
,
Opt. Express
26
,
3320
(
2018
).
19.
L.
Flatten
,
A.
Trichet
, and
J.
Smith
,
Laser Photonics Rev.
10
,
257
(
2016
).
20.
A.
Muller
,
E. B.
Flagg
,
J. R.
Lawall
, and
G. S.
Solomon
,
Opt. Lett.
35
,
2293
(
2010
).
21.
R. C.
Pennington
,
G.
D’Alessandro
,
J. J.
Baumberg
, and
M.
Kaczmarek
,
Phys. Rev. A
79
,
43822
(
2009
).
22.
P. M.
Walker
,
L.
Tinkler
,
B.
Royall
,
D. V.
Skryabin
,
I.
Farrer
,
D. A.
Ritchie
,
M. S.
Skolnick
, and
D. N.
Krizhanovskii
,
Phys. Rev. Lett.
119
,
097403
(
2017
), 1703.08351.
23.
D. N.
Krizhanovskii
,
A. P. D.
Love
,
D.
Sanvitto
,
D. M.
Whittaker
,
M. S.
Skolnick
, and
J. S.
Roberts
,
Phys. Rev. B
75
,
233307
(
2007
).
24.
S.
Christopoulos
,
G. B. H.
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
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
126405
(
2007
).
25.
S.
Kena Cohen
and
S. R.
Forrest
,
Nat. Photonics
4
,
371
(
2010
).
26.
W.
Xie
,
H.
Dong
,
S.
Zhang
,
L.
Sun
,
W.
Zhou
,
Y.
Ling
,
J.
Lu
,
X.
Shen
, and
Z.
Chen
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
166401
(
2012
).
27.
R.
Su
,
A.
Fieramosca
,
Q.
Zhang
,
H. S.
Nguyen
,
E.
Deleporte
,
Z.
Chen
,
D.
Sanvitto
,
T. C. H.
Liew
, and
Q.
Xiong
,
Nat. Mater.
20
,
1315
(
2021
).
28.
R.
Johne
,
D. D.
Solnyshkov
, and
G.
Malpuech
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
211103
(
2008
).
29.
M. V.
Marquezini
,
J.
Tignon
,
T.
Hasche
, and
D. S.
Chemla
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2313
(
1998
).
30.
S.
Dufferwiel
,
F.
Li
,
A. A. P.
Trichet
,
L.
Giriunas
,
P. M.
Walker
,
I.
Farrer
,
D. A.
Ritchie
,
J. M.
Smith
,
M. S.
Skolnick
, and
D. N.
Krizhanovskii
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
201106
(
2015
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.