Novi svijet optoelektronskih uređaja

Novi svijetoptoelektronički uređaji

Istraživači s Tehnološkog instituta Technion-Israel razvili su koherentno kontroliranu rotaciju.optički laserna temelju jednog atomskog sloja. Ovo otkriće omogućeno je koherentnom interakcijom ovisnom o spinu između jednog atomskog sloja i horizontalno ograničene fotonske spinske rešetke, koja podržava visoko-Q spinsku dolinu putem Rashaba-tipa cijepanja spina fotona vezanih stanja u kontinuumu.
Rezultat, objavljen u časopisu Nature Materials i istaknut u istraživačkom sažetku, otvara put proučavanju koherentnih fenomena povezanih sa spinom u klasičnim ikvantni sustavi, i otvara nove putove za temeljna istraživanja i primjenu spina elektrona i fotona u optoelektroničkim uređajima. Spinski optički izvor kombinira fotonski mod s elektronskim prijelazom, što pruža metodu za proučavanje razmjene informacija o spinu između elektrona i fotona te razvoj naprednih optoelektroničkih uređaja.

Optičke mikrošupljine spin doline konstruirane su spajanjem fotonskih spinskih rešetki s inverzijskom asimetrijom (žuto područje jezgre) i inverzijskom simetrijom (cijan područje omotača).
Za izgradnju ovih izvora, preduvjet je uklanjanje degeneracije spina između dva suprotna spinska stanja u fotonskom ili elektronskom dijelu. To se obično postiže primjenom magnetskog polja pod Faradayevim ili Zeemanovim efektom, iako ove metode obično zahtijevaju jako magnetsko polje i ne mogu proizvesti mikroizvor. Drugi obećavajući pristup temelji se na geometrijskom sustavu kamere koji koristi umjetno magnetsko polje za generiranje stanja spinskog rascjepa fotona u prostoru impulsa.
Nažalost, prethodna opažanja stanja rascjepa spina uvelike su se oslanjala na načine širenja s niskim faktorom mase, što nameće nepovoljna ograničenja prostornoj i vremenskoj koherenciji izvora. Ovaj pristup je također otežan prirodom blokovskih materijala za lasersko pojačanje kontroliranom spinom, koji se ne mogu ili ne mogu lako koristiti za aktivno upravljanje.izvori svjetlosti, posebno u odsutnosti magnetskih polja na sobnoj temperaturi.
Kako bi postigli stanja cijepanja spina s visokim Q faktorom, istraživači su konstruirali fotonske spinske rešetke s različitim simetrijama, uključujući jezgru s inverzijskom asimetrijom i inverzno simetričnu ovojnicu integriranu s jednim slojem WS2, kako bi stvorili lateralno ograničene spinske doline. Osnovna inverzna asimetrična rešetka koju koriste istraživači ima dva važna svojstva.
Upravljivi vektor recipročne rešetke ovisan o spinu uzrokovan varijacijom geometrijskog faznog prostora heterogenih anizotropnih nanoporoznih materijala sastavljenih od njih. Ovaj vektor dijeli pojas degradacije spina na dvije spinsko-polarizirane grane u prostoru impulsa, poznate kao fotonski Rushbergov efekt.
Par visoko Q simetričnih (kvazi) vezanih stanja u kontinuumu, naime ±K (kut Brillouinove vrpce) fotonske spinske doline na rubu grana cijepanja spina, tvore koherentnu superpoziciju jednakih amplituda.
Profesor Koren je primijetio: „Koristili smo WS2 monolide kao materijal za pojačanje jer ovaj direktni disulfid prijelaznog metala s energetskim procjepom ima jedinstveni pseudo-spin u dolini i opsežno je proučavan kao alternativni nositelj informacija u elektronima u dolini. Točnije, njihovi ±K 'eksitoni u dolini (koji zrače u obliku planarnih spinsko polariziranih dipolnih emitera) mogu se selektivno pobuditi spinsko polariziranom svjetlošću prema pravilima odabira usporedbe u dolini, čime se aktivno kontrolira magnetski slobodni spin.“optički izvor.
U jednoslojnoj integriranoj mikrošupljini spin-doline, eksitoni ±K'-doline su povezani sa stanjem ±K spin-doline usklađivanjem polarizacije, a spin-eksitonski laser na sobnoj temperaturi ostvaruje se jakom svjetlosnom povratnom spregom. Istovremeno,laserMehanizam pokreće početno fazno neovisne ekscitone ±K 'doline kako bi pronašli stanje minimalnih gubitaka sustava i ponovno uspostavili korelaciju zaključavanja na temelju geometrijske faze nasuprot ±K spinske doline.
Koherencija doline koju pokreće ovaj laserski mehanizam eliminira potrebu za supresijom povremenog raspršenja na niskim temperaturama. Osim toga, stanje minimalnih gubitaka Rashba monoslojnog lasera može se modulirati linearnom (kružnom) polarizacijom pumpe, što omogućuje kontrolu intenziteta lasera i prostorne koherencije.
Profesor Hasman objašnjava: „OtkrivenofotonskiRashbin efekt u spinskoj dolini pruža opći mehanizam za konstruiranje spinskih optičkih izvora koji emitiraju površinu. Koherencija doline demonstrirana u jednoslojnoj integriranoj mikrošupljini spinske doline dovodi nas korak bliže postizanju kvantnog informacijskog ispreplitanja između ±K' ekscitona u dolini putem kubita.
Naš tim već dugo razvija spinsku optiku, koristeći fotonski spin kao učinkovit alat za kontrolu ponašanja elektromagnetskih valova. Godine 2018., zaintrigirani pseudo-spinom u dolini u dvodimenzionalnim materijalima, započeli smo dugoročni projekt istraživanja aktivne kontrole optičkih izvora spina na atomskoj skali u odsutnosti magnetskih polja. Koristimo nelokalni Berryjev model faznog defekta kako bismo riješili problem dobivanja koherentne geometrijske faze iz jednog ekscitona u dolini.
Međutim, zbog nedostatka snažnog mehanizma sinkronizacije između eksitona, fundamentalna koherentna superpozicija višestrukih dolinskih eksitona u postignutom jednoslojnom izvoru svjetlosti Rashuba ostaje neriješena. Ovaj problem nas inspirira da razmislimo o Rashuba modelu fotona visokog Q faktora. Nakon inovacije novih fizikalnih metoda, implementirali smo Rashuba jednoslojni laser opisan u ovom radu.
Ovo postignuće otvara put proučavanju fenomena koherentne spinske korelacije u klasičnim i kvantnim poljima te otvara novi put za temeljna istraživanja i korištenje spintroničkih i fotonskih optoelektroničkih uređaja.