Yangi dunyooptoelektron qurilmalar
Technion-Israel Texnologiya Instituti tadqiqotchilari izchil boshqariladigan aylanishni ishlab chiqdilar.optik lazerbitta 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 natijasida mumkin bo'ldi, bu esa kontinuumdagi bog'langan holatlardagi fotonlarning Rashaba tipidagi spin bo'linishi orqali yuqori Q spin vodiysini qo'llab-quvvatlaydi.
Nature Materials jurnalida chop etilgan va tadqiqot xulosasida ta'kidlangan natija klassik va ... da kogerent spin bilan bog'liq hodisalarni o'rganish uchun yo'l ochadi.kvant tizimlari, va optoelektron qurilmalarda elektron va foton spinini fundamental tadqiqotlar va qo'llash uchun yangi yo'llarni ochadi. Spin optik manbai foton rejimini elektron o'tish bilan birlashtiradi, bu esa elektronlar va fotonlar o'rtasidagi spin axborot almashinuvini o'rganish va ilg'or optoelektron qurilmalarni ishlab chiqish usulini taqdim etadi.
Spin vodiysi optik mikrokavitlari fotonik spin panjaralarini inversiya assimetriyasi (sariq yadro mintaqasi) va inversiya simmetriyasi (ko'k qoplama mintaqasi) bilan birlashtirish orqali quriladi.
Ushbu manbalarni yaratish uchun foton yoki elektron qismida ikkita qarama-qarshi spin holati orasidagi spin degeneratsiyasini bartaraf etish zarur. Bunga odatda Faraday yoki Zeeman effekti ostida magnit maydonni qo'llash orqali erishiladi, garchi bu usullar odatda kuchli magnit maydonni talab qiladi 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, spin bo'linish holatlarining avvalgi kuzatuvlari asosan past massali omillar tarqalish rejimlariga tayangan bo'lib, bu manbalarning fazoviy va vaqtinchalik muvofiqligiga salbiy cheklovlar qo'yadi. Bu yondashuv, shuningdek, faol boshqarish uchun osongina foydalanib bo'lmaydigan yoki ishlatib bo'lmaydigan blokli lazerli kuchaytiruvchi materiallarning spin tomonidan boshqariladigan tabiati bilan ham qiyinlashadi.yorug'lik manbalari, ayniqsa xona haroratida magnit maydonlar bo'lmaganda.
Yuqori Q spin-bo'linish holatlariga erishish uchun tadqiqotchilar lateral cheklangan spin vodiylarini hosil qilish uchun turli xil simmetriyalarga ega fotonik spin panjaralarini, jumladan, inversiya assimetriyasiga ega yadro va WS2 bitta qatlami bilan integratsiyalangan inversiya simmetrik qobiqni yaratdilar. Tadqiqotchilar tomonidan qo'llaniladigan asosiy teskari assimetrik panjara ikkita muhim xususiyatga ega.
Ulardan tashkil topgan heterojen anizotrop nanoporozning geometrik fazaviy faza o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan boshqariladigan spinga bog'liq o'zaro panjara vektori. Bu vektor spin degradatsiyasi tasmasini impuls fazosida ikkita spin-polyarizatsiyalangan shoxchalarga ajratadi, bu fotonik Rashberg effekti deb nomlanadi.
Kontinuumdagi bir juft yuqori Q simmetrik (kvazi) bog'langan holatlar, ya'ni spinning bo'linish shoxlari chetidagi ±K (Brillouin tasmasi burchagi) foton spin vodiylari teng amplitudali izchil superpozitsiyani hosil qiladi.
Professor Koren shunday dedi: “Biz WS2 monolidlarini kuchaytiruvchi material sifatida ishlatdik, chunki bu to'g'ridan-to'g'ri tasma oralig'idagi o'tish metalli disulfidi noyob vodiy psevdo-spiniga ega va vodiy elektronlarida muqobil axborot tashuvchisi sifatida keng o'rganilgan. Xususan, ularning ±K' vodiy eksitonlari (tekis spin-polyarizatsiyalangan dipol emitentlari shaklida nurlanadigan) vodiylarni taqqoslashni tanlash qoidalariga muvofiq spin-polyarizatsiyalangan yorug'lik bilan tanlab qo'zg'atilishi mumkin, shu bilan magnit erkin aylanishni faol ravishda boshqaradi”.optik manba.
Bir qavatli integratsiyalashgan spin vodiysi mikrokavitasida ±K'vodiy eksitonlari ±K spin vodiysi holatiga polyarizatsiya moslashuvi orqali bog'lanadi va xona haroratidagi spin eksiton lazeri kuchli yorug'lik teskari aloqasi orqali amalga oshiriladi. Shu bilan birga,lazermexanizm dastlab fazaga bog'liq bo'lmagan ±K' vodiysi eksitonlarini tizimning minimal yo'qotish holatini topishga va ±K spin vodiysiga qarama-qarshi geometrik fazaga asoslangan qulflash korrelyatsiyasini qayta tiklashga undaydi.
Ushbu lazer mexanizmi tomonidan boshqariladigan vodiy kogerentligi intervalgacha sochilishni past haroratda bostirish zaruratini yo'q qiladi. Bundan tashqari, Rashba monoqatlamli lazerining minimal yo'qotish holatini chiziqli (dumaloq) nasos polyarizatsiyasi orqali modulyatsiya qilish mumkin, bu esa lazer intensivligi va fazoviy kogerentlikni boshqarish usulini ta'minlaydi.
Professor Hasman shunday tushuntiradi: “Vahiy qilinganfotonikSpin vodiysi Rashba effekti sirt nurlantiruvchi spin optik manbalarini yaratish uchun umumiy mexanizmni ta'minlaydi. Bir qavatli integratsiyalashgan spin vodiysi mikrokavitasida namoyish etilgan vodiy kogerentligi bizni ±K 'vodiysi eksitonlari o'rtasida kubitlar orqali kvant axborotining chalkashligiga erishishga bir qadam yaqinlashtiradi.
Uzoq vaqt davomida bizning jamoamiz elektromagnit to'lqinlarning xatti-harakatlarini boshqarish uchun samarali vosita sifatida foton spinidan foydalangan holda spin optikasini ishlab chiqdi. 2018-yilda ikki o'lchovli materiallarda vodiy psevdo-spiniga qiziqib, biz magnit maydonlar yo'qligida atom miqyosidagi spin optik manbalarini faol boshqarishni o'rganish bo'yicha uzoq muddatli loyihani boshladik. Biz bitta vodiy eksitonidan kogerent geometrik fazani olish muammosini hal qilish uchun mahalliy bo'lmagan Berri faza nuqsoni modelidan foydalanamiz.
Biroq, eksitonlar o'rtasida kuchli sinxronizatsiya mexanizmining yo'qligi sababli, Rashuba bir qavatli yorug'lik manbasida bir nechta vodiy eksitonlarining asosiy kogerent superpozitsiyasi hal qilinmagan. Bu muammo bizni yuqori Q fotonlarning Rashuba modeli haqida o'ylashga ilhomlantiradi. Yangi fizik usullarni joriy etgandan so'ng, biz ushbu maqolada tasvirlangan Rashuba bir qavatli lazerini amalga oshirdik.
Bu yutuq klassik va kvant maydonlarida kogerent spin korrelyatsiyasi hodisalarini o'rganish uchun yo'l ochadi va spintronik va fotonik optoelektronik qurilmalarni asosiy tadqiq qilish va ulardan foydalanish uchun yangi yo'l ochadi.
Nashr vaqti: 2024-yil 12-mart