Dunya anyar alat optoéléktronik

Dunya anyar tialat optoelektronik

Para panalungtik di Institut Téknologi Technion-Israel parantos ngembangkeun puteran anu dikontrol sacara koherenlaser optikdumasar kana hiji lapisan atom. Kapanggihna ieu dimungkinkeun ku interaksi anu gumantung kana spin anu koheren antara hiji lapisan atom sareng kisi spin fotonik anu diwatesan sacara horizontal, anu ngadukung lebak spin Q-luhur ngaliwatan pamisahan spin tipe Rashaba tina foton tina kaayaan anu kaiket dina kontinum.
Hasilna, anu dipedalkeun dina Nature Materials sareng disorot dina ringkesan panilitianana, muka jalan pikeun panilitian ngeunaan fénoména anu aya hubunganana sareng spin anu koheren dina élmu klasik sarengsistem kuantum, sareng muka jalan anyar pikeun panalungtikan dasar sareng aplikasi spin éléktron sareng foton dina alat optoéléktronik. Sumber optik spin ngagabungkeun modeu foton sareng transisi éléktron, anu nyayogikeun metode pikeun nalungtik pertukaran inpormasi spin antara éléktron sareng foton sareng ngembangkeun alat optoéléktronik canggih.

Mikrorongga optik spin valley diwangun ku cara ngahijikeun kisi spin fotonik sareng asimetri inversi (daérah inti konéng) sareng simetri inversi (daérah palapis cyan).
Pikeun ngawangun sumber-sumber ieu, prasaratna nyaéta ngaleungitkeun degenerasi spin antara dua kaayaan spin anu sabalikna dina bagian foton atanapi éléktron. Ieu biasana kahontal ku cara nerapkeun médan magnét dina pangaruh Faraday atanapi Zeeman, sanaos metode ieu biasana meryogikeun médan magnét anu kuat sareng henteu tiasa ngahasilkeun mikrosumber. Pendekatan anu ngajangjikeun anu sanés dumasar kana sistem kaméra géométri anu nganggo médan magnét jieunan pikeun ngahasilkeun kaayaan spin-split foton dina rohangan moméntum.
Hanjakalna, pangamatan sateuacanna ngeunaan kaayaan pamisahan spin parantos ngandelkeun pisan kana modeu panyebaran faktor massa rendah, anu maksakeun kendala anu ngarugikeun kana koherensi spasial sareng temporal sumber. Pendekatan ieu ogé kahambat ku sifat anu dikontrol ku spin tina bahan laser-gain blok, anu henteu tiasa atanapi henteu gampang dianggo pikeun sacara aktif ngontrol.sumber cahaya, utamana dina kaayaan teu aya médan magnét dina suhu kamar.
Pikeun ngahontal kaayaan pamisahan spin Q-luhur, para panalungtik ngawangun kisi spin fotonik kalayan simétri anu béda-béda, kalebet inti kalayan asimétri inversi sareng amplop simétri inversi anu diintegrasikeun sareng lapisan tunggal WS2, pikeun ngahasilkeun lebak spin anu diwatesan sacara lateral. Kisi asimétri inversi dasar anu dianggo ku para panalungtik ngagaduhan dua sipat penting.
Vektor kisi timbal balik anu gumantung kana spin anu tiasa dikontrol disababkeun ku variasi rohangan fase géométri tina nanoporous anisotropik hétérogén anu diwangun ku éta. Vektor ieu ngabagi pita degradasi spin kana dua cabang anu terpolarisasi spin dina rohangan moméntum, anu katelah éfék Rushberg fotonik.
Sapasang kaayaan simetris Q luhur (kuasi) anu kaiket dina kontinum, nyaéta ±K (Brillouin band Angle) lebak spin foton di sisi cabang pamisah spin, ngabentuk superposisi koheren kalayan amplitudo anu sami.
Profesor Koren nyatet: “Kami nganggo monolida WS2 salaku bahan gain sabab disulfida logam transisi celah pita langsung ieu ngagaduhan pseudo-spin lebak anu unik sareng parantos dikaji sacara éksténsif salaku pamawa inpormasi alternatif dina éléktron lebak. Sacara khusus, éksiton lebak ±K 'na (anu memancar dina bentuk emitor dipol terpolarisasi spin planar) tiasa dieksitasi sacara selektif ku cahaya terpolarisasi spin numutkeun aturan pamilihan babandingan lebak, sahingga sacara aktif ngontrol spin bébas sacara magnét.sumber optik.
Dina mikrorongga lembah spin terpadu lapisan tunggal, éksiton lembah ±K 'digandengkeun kana kaayaan lembah spin ±K ku cara cocog polarisasi, sareng laser éksiton spin dina suhu kamar diwujudkeun ku eupan balik cahaya anu kuat. Dina waktos anu sami,lasermékanisme ngagerakkeun éksiton lebak ±K 'anu mimitina teu gumantung kana fase pikeun mendakan kaayaan karugian minimum sistem sareng ngawangun deui korélasi konci dumasar kana fase géométri anu sabalikna tina lebak spin ±K.
Koherensi lebak anu didorong ku mékanisme laser ieu ngaleungitkeun kabutuhan pikeun panurunan suhu rendah tina panyebaran intermiten. Salian ti éta, kaayaan karugian minimum laser monolayer Rashba tiasa dimodulasi ku polarisasi pompa linier (sirkular), anu nyayogikeun cara pikeun ngontrol inténsitas laser sareng koherensi spasial.
Profesor Hasman ngajelaskeun: "Anu diungkabkeunfotonikÉfék Rashba lebak spin nyadiakeun mékanisme umum pikeun ngawangun sumber optik spin anu ngaluarkeun permukaan. Koherensi lebak anu dipidangkeun dina mikrokavitas lebak spin terpadu lapisan tunggal mawa urang saléngkah langkung caket pikeun ngahontal pajeulitna informasi kuantum antara éksiton lebak ±K 'ngaliwatan qubit.
Ti saprak lila, tim kami parantos ngembangkeun optik spin, nganggo spin foton salaku alat anu efektif pikeun ngontrol paripolah gelombang éléktromagnétik. Dina taun 2018, katarik ku pseudo-spin lebak dina bahan dua diménsi, kami ngamimitian proyék jangka panjang pikeun nalungtik kontrol aktif sumber optik spin skala atom tanpa ayana médan magnét. Kami nganggo modél cacad fase Berry non-lokal pikeun ngarengsekeun masalah kéngingkeun fase géométri koheren tina hiji exciton lebak.
Nanging, kusabab kurangna mékanisme sinkronisasi anu kuat antara éksiton, superposisi koheren dasar tina sababaraha éksiton lebak dina sumber cahaya lapisan tunggal Rashuba anu parantos kahontal tetep teu acan direngsekeun. Masalah ieu ngadorong urang pikeun mikirkeun modél Rashuba tina foton Q tinggi. Saatos ngainovasi metode fisik énggal, urang parantos nerapkeun laser lapisan tunggal Rashuba anu dijelaskeun dina tulisan ieu.
Préstasi ieu muka jalan pikeun ulikan fénoména korélasi spin koheren dina widang klasik sareng kuantum, sareng muka jalan anyar pikeun panalungtikan dasar sareng panggunaan alat optoéléktronik spintronik sareng fotonik.