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 интеракција зависна од спин помеѓу еден атомски слој и хоризонтално ограничена фотонска спин решетка, која поддржува спин долина со висок Q спин преку спин разделување од типот Рашаба на фотоните на врзаните состојби во континуумот.
Резултатот, објавен во Nature Materials и нагласен во неговиот извештај за истражување, го отвора патот за проучување на кохерентни феномени поврзани со спин во класичните иквантни системи, и отвора нови патишта за фундаментално истражување и примена на спин на електрони и фотони во оптоелектронските уреди. Спин оптичкиот извор го комбинира режимот на фотонот со електронската транзиција, што обезбедува метод за проучување на размената на информации за спин помеѓу електроните и фотоните и развивање напредни оптоелектронски уреди.

Оптичките микрошуплини на долината на спин се конструирани со меѓусебни решетки со фотонски спин со инверзивна асиметрија (регион на жолто јадро) и инверзивна симетрија (регион на обложување со цијан).
За да се изградат овие извори, предуслов е да се елиминира дегенерацијата на спин помеѓу две спротивни состојби на спин во фотонот или електронскиот дел. Ова обично се постигнува со примена на магнетно поле под ефект на Фарадеј или Земан, иако овие методи обично бараат силно магнетно поле и не можат да произведат микроизвор. Друг ветувачки пристап е заснован на геометриски систем на камера што користи вештачко магнетно поле за да генерира спин-расцепени состојби на фотони во просторот на импулсот.
За жал, претходните набљудувања на спин-поделените состојби во голема мера се потпираа на режимите на размножување на факторот со ниска маса, кои наметнуваат негативни ограничувања на просторната и временската кохерентност на изворите. Овој пристап е исто така попречен од природата контролирана од центрифугирање на блокадните материјали со ласерско засилување, кои не можат или не можат лесно да се користат за активно контролирањеизвори на светлина, особено во отсуство на магнетни полиња на собна температура.
За да се постигнат состојби на разделување на спин со висок Q, истражувачите конструираа фотонски спин решетки со различни симетрии, вклучувајќи јадро со инверзивна асиметрија и инверзивна симетрична обвивка интегрирана со еден слој WS2, за да се создадат странично ограничени спин долини. Основната инверзна асиметрична решетка што ја користеле истражувачите има две важни својства.
Реципрочна решетка зависен од вртење контролиран вектор предизвикан од варијацијата на просторот на геометриската фаза на хетерогените анизотропни нанопори составени од нив. Овој вектор ја дели разградувачката лента на спин на две спин-поларизирани гранки во просторот на импулсот, познат како фотонски ефект Рашберг.
Пар високо Q симетрични (квази) врзани состојби во континуумот, имено ±K (Агол на лентата на Брилу) фотонски спин долини на работ на гранките што се разделуваат на спин, формираат кохерентна суперпозиција на еднакви амплитуди.
Проф. Специфично, нивните ±K' долински ексцитони (кои зрачат во форма на рамни спин-поларизирани диполни емитери) може селективно да се возбудат со спин-поларизирана светлина според правилата за избор на споредба на долината, со што активно се контролира магнетно слободното вртење.оптички извор.
Во еднослојна интегрирана микрошуплина на спин долината, ексцитоните на долината ±K се споени со состојбата на долината на спин ±К со поларизација, а спин ексцитонскиот ласер на собна температура се реализира со силна светлина повратна информација. Во исто време, наласерскимеханизмот ги придвижува првично независните од фаза ±K' ексцитони за да ја пронајдат состојбата на минимална загуба на системот и повторно да ја воспостават корелацијата за заклучување врз основа на геометриската фаза спроти ±K спин долината.
Кохерентноста на долината, поттикната од овој ласерски механизам, ја елиминира потребата за потиснување на ниски температури на наизменичното расејување. Дополнително, состојбата на минимална загуба на еднослојниот ласер Rashba може да се модулира со линеарна (кружна) поларизација на пумпата, што обезбедува начин за контрола на интензитетот на ласерот и просторната кохерентност.
Професорот Хасман објаснува: „ОткриенитефотонскиSpin Valley Rashba ефектот обезбедува општ механизам за конструирање спин оптички извори што емитуваат површина. Кохерентноста на долината демонстрирана во еднослојна интегрирана микрошуплина на спин долината нè носи еден чекор поблиску до постигнување на квантно заплеткување на информации помеѓу ±К'екситоните на долината преку кубити.
Долго време, нашиот тим развива спин оптика, користејќи фотонски спин како ефективна алатка за контролирање на однесувањето на електромагнетните бранови. Во 2018 година, заинтригирани од псевдо-вртењето на долината во дводимензионални материјали, започнавме долгорочен проект за истражување на активната контрола на спин оптичките извори во атомски размери во отсуство на магнетни полиња. Ние го користиме нелокалниот модел на дефект на фазата на Бери за да го решиме проблемот со добивање кохерентна геометриска фаза од еден долински ексцитон.
Меѓутоа, поради недостаток на силен механизам за синхронизација помеѓу ексцитоните, фундаменталната кохерентна суперпозиција на повеќе ексцитони во долината во еднослојниот извор на светлина Рашуба што е постигната останува нерешена. Овој проблем нè инспирира да размислуваме за Rashuba моделот на високо Q фотони. По иновациите на нови физички методи, го имплементиравме еднослојниот ласер Рашуба опишан во овој труд.
Ова достигнување го отвора патот за проучување на феномените на кохерентна корелација на спин во класичните и квантните полиња и отвора нов пат за основно истражување и употреба на спинтронски и фотонски оптоелектронски уреди.