Since a photon confined in a microcavity interacts strongly with electronic states in materials, the interesting optical natures appear. When the photon energy in the microcavity resonates with an exciton (a bound electron-hole pair) energy in the quantum wells, the ultrafast and large nonlinear optical responses are caused by generation of a cavity polariton, which is a strongly coupled-state of the exciton and photon. Authors demonstrated the very fast and efficient light amplification due to polariton-polariton parametric scattering process for GaAlAs-based microcavities and CdTe one.

With increasing the temperature, the gain is decreased and it falls finally to 1 at a certain point which is called a cut-off temperature. The cut-off temperatures depend mainly not on the coupling strength of the exciton and photon but on the exciton binding energy of the material forming the microcavities (120 K for GaAlAs and 220 K for CdTe). It is suggested that this result is caused by extinction of the cavity polariton due to dissociation of the exciton into the electron and hole. Therefore, it is expected that the room temperature operation of the light amplification becomes possible in the future by using the semiconductors, e.g. GaN or ZnSe, which have the large exciton binding energies.

微小共振器中に閉じ込められた光子は物質中の電子状態と強く相互作用するため、興味深い光学的性質が現れる。特に、光子エネルギーが量子井戸内の励起子（結合した電子正孔対）エネルギーと共鳴するとき、励起子と光子の結合状態である共振器ポラリトンが生成され、高速かつ大きな非線形光学応答を引き起こす。著者らは、GaAlAsおよびCdTeをベースとした微小共振器を用いて、ポラリトン−ポラリトンパラメトリック散乱過程による、高速かつ高効率な光増幅を観測した。

増幅率はこの共振器の温度を上昇させるにつれて減少していき、最終的に1となる。そのときの温度をカットオフ温度と呼ぶ。カットオフ温度は主に励起子と光子の結合強度ではなく、微小共振器を構成する物質の励起子結合エネルギーに依存する（例えば、GaAlAsのカットオフ温度は120 Kで、CdTeの場合は220 Kである）。この結果は、共振器ポラリトンが励起子の電子と正孔への解離により消滅するためと考えられる。それゆえ将来的に、励起子結合エネルギーが大きいGaNやZnSeのような半導体を用いることにより、室温での光増幅が可能になることが期待される。

M. Saba, C. Ciuti, J. Bloch, V. Thierry-Mieg, R. Andre, Le Si Dang, S. Kundermann, A. Mura, G. Bongiovanni, J. L. Staehli & B. Deveaud, Nature, Vol 414 (2001) pp. 731-735