Нов свет на оптоелектронски уреди

Нов свет наоптоелектронски уреди

Истражувачите од Технолошкиот институт Технион-Израел развија кохерентно контролиран спиноптички ласерврз основа на еден атомски слој. Ова откритие беше овозможено со кохерентна спин-зависна интеракција помеѓу еден атомски слој и хоризонтално ограничена фотонска спинска решетка, која поддржува спинска долина со висок Q преку спин-разделување од типот Рашаба на фотони со врзани состојби во континуумот.
Резултатот, објавен во Nature Materials и истакнат во неговиот истражувачки резиме, го отвора патот за проучување на кохерентни феномени поврзани со спинот во класичните иквантни системи, и отвора нови можности за фундаментално истражување и примена на спинот на електрони и фотони во оптоелектронски уреди. Спин оптичкиот извор го комбинира фотонскиот режим со електронската транзиција, што обезбедува метод за проучување на размената на информации за спинот помеѓу електроните и фотоните и развој на напредни оптоелектронски уреди.

Оптичките микрошуплини на спин долината се конструирани со преплетување на фотонски спин решетки со инверзиона асиметрија (жолто јадро) и инверзиона симетрија (цијан облога).
За да се изградат овие извори, предуслов е да се елиминира дегенерацијата на спинот помеѓу две спротивни спински состојби во фотонскиот или електронскиот дел. Ова обично се постигнува со примена на магнетно поле под Фарадеев или Земанов ефект, иако овие методи обично бараат силно магнетно поле и не можат да произведат микроизвор. Друг ветувачки пристап е базиран на систем на геометриски камери кој користи вештачко магнетно поле за да генерира состојби на фотони со спин-разделување во просторот на импулсот.
За жал, претходните набљудувања на состојбите на разделување на спинот во голема мера се потпираа на режимите на пропагација со низок масен фактор, што наметнува негативни ограничувања врз просторната и временската кохерентност на изворите. Овој пристап е исто така попречен од природата на блоковни материјали со ласерско засилување контролирана од спинот, кои не можат или не можат лесно да се користат за активна контрола.извори на светлина, особено во отсуство на магнетни полиња на собна температура.
За да постигнат состојби на спин-разделување со висок Q, истражувачите конструирале фотонски спин решетки со различни симетрии, вклучувајќи јадро со инверзна асиметрија и инверзно симетрична обвивка интегрирана со WS2 еден слој, за да произведат странично ограничени спин долини. Основната инверзна асиметрична решетка што ја користат истражувачите има две важни својства.
Контролирачкиот спин-зависен реципрочен вектор на решетка предизвикан од варијацијата на геометрискиот фазен простор на хетерогениот анизотропен нанопор составен од нив. Овој вектор го дели опсегот на деградација на спинот на две спин-поларизирани гранки во просторот на импулсот, познат како фотонски Рашбергов ефект.
Пар високо Q симетрични (квази) врзани состојби во континуумот, имено ±K (агол на Брилуеновата лента) фотонски спински долини на работ на гранките што го разделуваат спинот, формираат кохерентна суперпозиција со еднакви амплитуди.
Професорот Корен забележа: „Ги користевме WS2 монолидите како материјал за засилување бидејќи овој дисулфид на преоден метал со директен енергетски јаз има уникатен псевдо-спин во долината и е опширно проучуван како алтернативен носител на информации во електроните во долината. Поточно, нивните ±K 'долински екситони (кои зрачат во форма на рамни спин-поларизирани диполни емитери) можат селективно да се возбудат со спин-поларизирана светлина според правилата за селекција за споредба на долината, со што активно се контролира магнетно слободниот спин“.оптички извор.
Во еднослојна интегрирана микрошуплина на спин долина, ±K 'екцитоните на долината се поврзани со состојбата на ±K спин долина преку поларизирачко совпаѓање, а спин ексцитонскиот ласер на собна температура се реализира со силна светлосна повратна информација. Во исто време,ласерМеханизмот ги движи првично фазно-независните ±K 'долински екситони за да ја пронајдат состојбата на минимални загуби на системот и повторно да ја воспостават корелацијата на заклучување врз основа на геометриската фаза спроти ±K спин долината.
Кохерентноста на долината управувана од овој ласерски механизам ја елиминира потребата од супресија на ниски температури на интермитентното расејување. Покрај тоа, состојбата на минимални загуби на монослојниот ласер Рашба може да се модулира со линеарна (кружна) поларизација на пумпа, што овозможува начин за контрола на интензитетот на ласерот и просторната кохерентност.
Професорот Хасман објаснува: „ОткриенотофотонскиЕфектот на Рашба во спин-долината обезбедува општ механизам за конструирање на површински емитирачки спин-оптички извори. Кохерентноста на долината демонстрирана во еднослојна интегрирана микрошуплина на спин-долината нè доближува еден чекор до постигнување на квантно информациско преплетување помеѓу ±K' долинските екситони преку кубити.
Долго време, нашиот тим развива спин оптика, користејќи го фотонскиот спин како ефикасна алатка за контрола на однесувањето на електромагнетните бранови. Во 2018 година, заинтригирани од псевдо-спинот на долината во дводимензионални материјали, започнавме долгорочен проект за истражување на активната контрола на спин оптичките извори на атомска скала во отсуство на магнетни полиња. Го користиме нелокалниот модел на фазен дефект на Бери за да го решиме проблемот со добивање кохерентна геометриска фаза од еден долински екситон.
Сепак, поради недостаток на силен механизам за синхронизација помеѓу екситоните, фундаменталната кохерентна суперпозиција на повеќекратни долински екситони во еднослојниот извор на светлина на Рашуба што е постигната останува нерешена. Овој проблем нè инспирира да размислиме за моделот на Рашуба на фотони со висок Q. По воведувањето иновации во нови физички методи, го имплементиравме еднослојниот ласер на Рашуба опишан во овој труд.
Ова достигнување го отвора патот за проучување на феномените на кохерентна спинска корелација во класичните и квантните полиња и отвора нов пат за основно истражување и употреба на спинтронски и фотонски оптоелектронски уреди.