Dinja ġdida ta 'apparati optoelettroniċi

Dinja ġdida ta 'Apparat optoelettroniku

Riċerkaturi fl-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Technion-Israel żviluppaw spin ikkontrollat ​​b'mod koerentiLaser ottikuibbażat fuq saff atomiku wieħed. Din l-iskoperta saret possibbli permezz ta 'interazzjoni koerenti li tiddependi mill-ispin bejn saff atomiku wieħed u kannizzata spin fotonika ristretta orizzontalment, li tappoġġja wied spin-Q għoli permezz ta' qsim spin tat-tip Rashaba ta 'fotoni ta' stati marbuta fil-kontinwum.
Ir-riżultat, ippubblikat fin-natura materjali u enfasizzat fil-qosor tar-riċerka tiegħu, iwitti t-triq għall-istudju ta 'fenomeni koerenti relatati mal-ispin fil-klassiċi uSistemi kwantistiċi, u jiftaħ toroq ġodda għal riċerka fundamentali u applikazzjonijiet ta 'spin tal-elettroni u fotoni f'apparat optoelettroniku. Is-sors ottiku spin jgħaqqad il-mod tal-fotoni mat-tranżizzjoni tal-elettroni, li jipprovdi metodu għall-istudju tal-iskambju ta 'informazzjoni spin bejn l-elettroni u l-fotoni u għall-iżvilupp ta' apparati optoelettroniċi avvanzati.

Mikrokavitajiet ottiċi tal-wied Spin huma mibnija billi jinterfakkaw kannizzata fotonika bl-asimetrija ta 'l-inverżjoni (reġjun tal-qalba isfar) u simetrija ta' inverżjoni (reġjun ta 'kisi ta' cyan).
Sabiex jinbnew dawn is-sorsi, prerekwiżit huwa li telimina d-deġenerazzjoni spin bejn żewġ stati spin opposti fil-parti tal-foton jew tal-elettroni. Dan ġeneralment jinkiseb billi jiġi applikat kamp manjetiku taħt effett Faraday jew Zeeman, għalkemm dawn il-metodi ġeneralment jeħtieġu kamp manjetiku qawwi u ma jistgħux jipproduċu microsource. Approċċ promettenti ieħor huwa bbażat fuq sistema ta 'kamera ġeometrika li tuża kamp manjetiku artifiċjali biex tiġġenera stati spin-split ta' fotoni fl-ispazju tal-momentum.
Sfortunatament, osservazzjonijiet preċedenti ta 'stati maqsuma spin serrħu ħafna fuq modi ta' propagazzjoni ta 'fatturi ta' massa baxxa, li jimponu restrizzjonijiet avversi fuq il-koerenza spazjali u temporali tas-sorsi. Dan l-approċċ huwa wkoll imxekkel min-natura kkontrollata mill-ispin ta 'materjali tal-qligħ bil-lejżer blocky, li ma jistgħux jew ma jistgħux jintużaw faċilment biex jikkontrollaw b'mod attivSorsi tad-dawl, speċjalment fin-nuqqas ta 'kampi manjetiċi f'temperatura tal-kamra.
Sabiex jinkisbu stati ta 'spin-qli-Q, ir-riċerkaturi bnew kanniet fotoniċi ta' spin b'simmetriji differenti, inkluż qalba b'asimetrija ta 'inverżjoni u pakkett simmetriku ta' inverżjoni integrat ma 'saff wieħed WS2, biex jipproduċu widien spin limitati lateralment. Il-kannizzata asimmetrika bażika inversa użata mir-riċerkaturi għandha żewġ proprjetajiet importanti.
Il-vettur tal-kannizzata reċiproka li jista 'jiġi dipendenti fuq l-ispin ikkawżat mill-varjazzjoni ta' l-ispazju tal-fażi ġeometrika tan-nanoporous eteroġenju anisotropiku magħmul minnhom. Dan il-vettur jaqsam il-medda ta 'degradazzjoni tal-ispin f'żewġ fergħat polarizzati fl-ispazju tal-momentum, magħruf bħala l-effett fotoniku Rushberg.
Par ta 'stati simmetriċi Q għolja (kważi) marbuta fil-kontinwum, jiġifieri ± K (angolu tal-medda ta' brillouin) widien spin foton fit-tarf tal-fergħat tal-qsim tal-ispin, jiffurmaw superpożizzjoni koerenti ta 'amplitudnijiet ugwali.
Il-Professur Koren innota: "Aħna użajna l-monolidi WS2 bħala l-materjal tal-qligħ minħabba li dan id-disulfide tal-metall ta 'transizzjoni ta' gap-gap dirett għandu psewdo-spin tal-wied uniku u ġie studjat b'mod estensiv bħala trasportatur ta 'informazzjoni alternattiva fl-elettroni tal-wied. Speċifikament, l-excitons tagħhom tal-wied ± K (li jirradjaw fil-forma ta 'emittenti dipole spin-polarizzati planar) jistgħu jiġu eċċitati b'mod selettiv b'dawl polarizzat spin skont ir-regoli tal-għażla tal-paragun tal-wied, u b'hekk jikkontrollaw b'mod attiv spin manjetikament ħielessors ottiku.
Fi mikrokavità ta 'Spin Valley ta' saff wieħed integrat, l-excitons tal-wied ± K huma akkoppjati mal-istat tal-wied spin ± K billi tqabbel il-polarizzazzjoni, u l-lejżer spin exciton fit-temperatura tal-kamra huwa realizzat minn feedback qawwi tad-dawl. Fl-istess ħin,LaserIl-mekkaniżmu jmexxi l-excitons tal-wied inizjalment indipendenti mill-fażi ± K biex isib l-istat ta 'telf minimu tas-sistema u jerġa' jistabbilixxi l-korrelazzjoni tal-illokkjar ibbażata fuq il-fażi ġeometrika faċċata tal-wied ± K spin.
Il-koerenza tal-wied immexxija minn dan il-mekkaniżmu bil-lejżer telimina l-ħtieġa għal soppressjoni baxxa fit-temperatura tat-tifrix intermittenti. Barra minn hekk, l-istat ta 'telf minimu tal-laser ta' rashba monolayer jista 'jkun modulat permezz ta' polarizzazzjoni tal-pompa lineari (ċirkolari), li tipprovdi mod kif tikkontrolla l-intensità tal-lejżer u l-koerenza spazjali. "
Il-Professur Hasman jispjega: “L-iżvelarfotonikuL-effett Spin Valley Rashba jipprovdi mekkaniżmu ġenerali għall-kostruzzjoni ta 'sorsi ottiċi spin li jarmu l-wiċċ. Il-koerenza tal-wied murija fil-mikrokavità ta 'Spin Valley integrata b'saff wieħed iġġibna pass eqreb lejn il-kisba ta' informazzjoni kwantistika bejn l-excitons tal-wied ± k 'permezz ta' qubits.
Għal żmien twil, it-tim tagħna ilu jiżviluppa spin ottika, bl-użu ta 'photon spin bħala għodda effettiva għall-kontroll tal-imġieba tal-mewġ elettromanjetiku. Fl-2018, intrigat mill-psewdo-spin tal-wied f'materjali bidimensjonali, bdejna proġett fit-tul biex nvestiga l-kontroll attiv ta 'sorsi ottiċi fuq spin fuq skala atomika fin-nuqqas ta' kampi manjetiċi. Aħna nużaw il-mudell ta 'difett tal-fażi tal-berry mhux lokali biex issolvi l-problema tal-kisba ta' fażi ġeometrika koerenti minn exciton tal-wied wieħed.
Madankollu, minħabba n-nuqqas ta 'mekkaniżmu ta' sinkronizzazzjoni qawwi bejn l-excitons, is-superpożizzjoni koerenti fundamentali ta 'excitons tal-wied multipli fis-sors tad-dawl ta' saff wieħed ta 'Rashuba li nkiseb għadu mhux solvut. Din il-problema tispirana biex naħsbu dwar il-mudell Rashuba ta 'fotoni Q għolja. Wara l-innovazzjoni ta 'metodi fiżiċi ġodda, aħna implimentajna l-laser ta' saff wieħed Rashuba deskritt f'dan id-dokument. "
Din il-kisba twitti t-triq għall-istudju ta 'fenomeni ta' korrelazzjoni spin koerenti fl-oqsma klassiċi u kwantistiċi, u tiftaħ mod ġdid għar-riċerka bażika u l-użu ta 'apparati optoelettroniċi spintroniċi u fotoniċi.