Yangi dunyooptoelektron qurilmalar
Technion-Israel texnologiya instituti tadqiqotchilari izchil boshqariladigan aylanishni ishlab chiqdilaroptik lazeryagona atom qatlamiga asoslangan.Ushbu kashfiyot bitta atom qatlami va gorizontal ravishda cheklangan fotonik spin panjarasi o'rtasidagi izchil spinga bog'liq o'zaro ta'sir tufayli mumkin bo'ldi, bu kontinuumdagi bog'langan holatlar fotonlarining Rashaba tipidagi spinli bo'linishi orqali yuqori Q-spin vodiysini qo'llab-quvvatlaydi.
Nature Materials jurnalida e'lon qilingan va tadqiqot qisqacha mazmunida ta'kidlangan natija klassik va klassik fanlarda izchil spin bilan bog'liq hodisalarni o'rganishga yo'l ochadi.kvant tizimlari, va optoelektronik qurilmalarda elektron va foton spinining fundamental tadqiqotlari va qo'llanilishi uchun yangi yo'llarni ochadi.Spin optik manbai foton rejimini elektron o'tish bilan birlashtiradi, bu elektronlar va fotonlar o'rtasidagi spin ma'lumotlar almashinuvini o'rganish va ilg'or optoelektronik qurilmalarni ishlab chiqish usulini ta'minlaydi.
Spin vodiysi optik mikrokavitlari fotonik spin panjaralarini inversiya assimetriyasi (sariq yadro mintaqasi) va inversiya simmetriyasi (ko'k rangli qoplama hududi) bilan o'zaro bog'lash orqali qurilgan.
Ushbu manbalarni yaratish uchun foton yoki elektron qismdagi ikkita qarama-qarshi spin holati o'rtasidagi spin degeneratsiyasini bartaraf etish zaruriy shartdir.Bunga odatda Faraday yoki Zeeman effekti ostida magnit maydonni qo'llash orqali erishiladi, garchi bu usullar odatda kuchli magnit maydonni talab qilsa va mikromanba hosil qila olmaydi.Yana bir istiqbolli yondashuv impuls fazosida fotonlarning spin-bo‘linish holatlarini yaratish uchun sun’iy magnit maydondan foydalanadigan geometrik kamera tizimiga asoslangan.
Afsuski, spinning bo'linishi holatlarining oldingi kuzatuvlari ko'p jihatdan manbalarning fazoviy va vaqtinchalik uyg'unligiga salbiy cheklovlar qo'yadigan past massali omillarning tarqalish usullariga tayangan.Ushbu yondashuv, shuningdek, faol nazorat qilish uchun ishlatib bo'lmaydigan yoki osonlikcha ishlatib bo'lmaydigan blokli lazerli materiallarning spin bilan boshqariladigan tabiati bilan ham to'sqinlik qiladi.yorug'lik manbalari, ayniqsa xona haroratida magnit maydonlar yo'qligida.
Yuqori Q-spin-ajralish holatlariga erishish uchun tadqiqotchilar turli simmetriyalarga ega bo'lgan fotonik spin panjaralarini, shu jumladan inversiya assimetriyasiga ega yadro va WS2 bir qatlam bilan birlashtirilgan inversion simmetrik konvertni, lateral cheklangan spin vodiylarini ishlab chiqarish uchun qurdilar.Tadqiqotchilar tomonidan ishlatiladigan asosiy teskari assimetrik panjara ikkita muhim xususiyatga ega.
Boshqariladigan spinga bog'liq bo'lgan o'zaro panjara vektori ulardan tashkil topgan heterojen anizotropik nanoporozning geometrik fazaviy fazo o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.Bu vektor spin degradatsiya zonasini fotonik Rushberg effekti deb nomlanuvchi impuls fazosida ikkita spin-polyarizatsiyalangan shoxlarga ajratadi.
Kontinuumdagi bir juft yuqori Q simmetrik (kvazi) bog'langan holatlar, ya'ni spinning bo'linuvchi shoxlari chetidagi ±K (Brillouin tasmasi burchak) foton spin vodiylari teng amplitudali kogerent superpozitsiyani hosil qiladi.
Professor Koren ta'kidladi: "Biz WS2 monolidlaridan daromad olish materiali sifatida foydalandik, chunki bu to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli bo'shliqqa o'tish metall disulfidi noyob vodiy psevdo-spiniga ega va vodiy elektronlarida muqobil axborot tashuvchisi sifatida keng o'rganilgan.Xususan, ularning ±K 'vodiy qo'zg'atuvchisi (ular planar spin-polyarizatsiyalangan dipol emitentlar shaklida tarqaladi) vodiyni taqqoslash tanlash qoidalariga muvofiq spin-polyarizatsiyalangan yorug'lik bilan tanlab qo'zg'atilishi mumkin va shu bilan magnit erkin aylanishni faol nazorat qiladi.optik manba.
Bir qatlamli integratsiyalangan spin vodiysi mikrokavitasida ±K 'vodiysi qo'zg'atuvchilari polarizatsiya moslashuvi orqali ±K spin vodiysi holatiga birlashtiriladi va xona haroratida spin qo'zg'atuvchi lazer kuchli yorug'lik aloqasi orqali amalga oshiriladi.Shu bilan birga,lazerUshbu mexanizm tizimning minimal yo'qotish holatini topish va ±K spin vodiysiga qarama-qarshi bo'lgan geometrik fazaga asoslangan blokirovka korrelyatsiyasini qayta tiklash uchun dastlab fazadan mustaqil ±K 'vodiysi qo'zg'alishlarini harakatga keltiradi.
Ushbu lazer mexanizmi tomonidan boshqariladigan vodiy kogerentligi intervalgacha tarqalishni past haroratda bostirish zaruratini yo'q qiladi.Bundan tashqari, Rashba monolayer lazerining minimal yo'qotish holatini chiziqli (dumaloq) nasos polarizatsiyasi orqali modulyatsiya qilish mumkin, bu lazer intensivligi va fazoviy muvofiqlikni boshqarish usulini ta'minlaydi.
Professor Hasman tushuntiradi: “Oshkorfotonikspin vodiysi Rashba effekti sirt chiqaradigan spin optik manbalarini qurish uchun umumiy mexanizmni ta'minlaydi.Bir qatlamli integratsiyalangan spin vodiysi mikrokavitasida ko'rsatilgan vodiyning uyg'unligi bizni kubitlar orqali ±K 'vodiy qo'zg'alishlari o'rtasida kvant ma'lumotlarining o'zaro bog'lanishiga bir qadam yaqinlashtiradi.
Uzoq vaqt davomida bizning jamoamiz elektromagnit to'lqinlarning harakatini boshqarish uchun samarali vosita sifatida foton spinidan foydalangan holda spin optikasini ishlab chiqdi.2018 yilda ikki o'lchovli materiallarda vodiyning psevdo-spiniga qiziqib, biz magnit maydonlar yo'qligida atom miqyosdagi spin optik manbalarini faol boshqarishni o'rganish bo'yicha uzoq muddatli loyihani boshladik.Bitta vodiy eksitonidan kogerent geometrik fazani olish masalasini hal qilish uchun mahalliy bo'lmagan Berri fazasi nuqsoni modelidan foydalanamiz.
Biroq, eksitonlar o'rtasida kuchli sinxronizatsiya mexanizmi yo'qligi sababli, erishilgan Rashuba bir qatlamli yorug'lik manbasida bir nechta vodiy eksitonlarining fundamental kogerent superpozitsiyasi hal qilinmagan.Bu muammo bizni yuqori Q fotonlarining Rashuba modeli haqida o'ylashga ilhomlantiradi.Yangi jismoniy usullarni yaratganimizdan so'ng, biz ushbu maqolada tasvirlangan Rashuba bir qatlamli lazerini amalga oshirdik.
Ushbu yutuq klassik va kvant sohalarida kogerent spin korrelyatsiyasi hodisalarini o'rganishga yo'l ochadi va spintronik va fotonik optoelektronik qurilmalarni asosiy tadqiq qilish va foydalanish uchun yangi yo'l ochadi.
Xabar vaqti: 2024-yil 12-mart