Dinja ġdida ta 'apparati optoelettroniċi

Dinja ġdida taapparat optoelettroniku

Riċerkaturi fl-Istitut tat-Teknoloġija Technion-Iżrael żviluppaw spin kkontrollata b'mod koerentilaser ottikuibbażata fuq saff atomiku wieħed. Din l-iskoperta saret possibbli permezz ta 'interazzjoni koerenti dipendenti fuq l-ispin bejn saff atomiku wieħed u kannizzata ta' spin fotonika ristretta orizzontalment, li tappoġġja wied ta 'spin ta' Q għoli permezz ta 'qsim ta' spin tat-tip Rashaba ta 'fotoni ta' stati marbuta fil-kontinwu.
Ir-riżultat, ippubblikat f’Nature Materials u enfasizzat fil-qosor tar-riċerka tiegħu, iwitti t-triq għall-istudju ta’ fenomeni koerenti relatati mal-ispin fil-klassiċi usistemi quantum, u tiftaħ toroq ġodda għal riċerka fundamentali u applikazzjonijiet ta 'elettron u photon spin f'apparat optoelettroniku. Is-sors ottiku tal-ispin jgħaqqad il-modalità tal-foton mat-tranżizzjoni tal-elettroni, li tipprovdi metodu għall-istudju tal-iskambju tal-informazzjoni tal-ispin bejn l-elettroni u l-fotoni u l-iżvilupp ta 'apparati optoelettroniċi avvanzati.

Il-mikrokavitajiet ottiċi tal-wied tal-ispin jinbnew billi jgħaqqdu lattices fotoniċi tal-ispin b'assimetrija tal-inverżjoni (reġjun tal-qalba isfar) u simetrija tal-inverżjoni (reġjun tal-kisi cyan).
Sabiex jinbnew dawn is-sorsi, prerekwiżit huwa li tiġi eliminata d-deġenerazzjoni spin bejn żewġ stati spin opposti fil-parti tal-foton jew tal-elettron. Dan normalment jinkiseb billi jiġi applikat kamp manjetiku taħt effett Faraday jew Zeeman, għalkemm dawn il-metodi ġeneralment jeħtieġu kamp manjetiku qawwi u ma jistgħux jipproduċu mikrosors. Approċċ ieħor promettenti 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 'spin split states ddependu ħafna fuq modi ta' propagazzjoni ta 'fattur ta' massa baxxa, li jimponu restrizzjonijiet avversi fuq il-koerenza spazjali u temporali tas-sorsi. Dan l-approċċ huwa mxekkel ukoll min-natura kkontrollata bl-ispin ta 'materjali b'blokk tal-laser-gain, li ma jistgħux jew ma jistgħux jintużaw faċilment biex jikkontrollaw b'mod attivsorsi tad-dawl, speċjalment fin-nuqqas ta 'kampijiet manjetiċi f'temperatura tal-kamra.
Biex jiksbu stati ta 'qsim ta' spin ta 'Q għoli, ir-riċerkaturi bnew lattices fotoniċi ta' spin b'simmetriji differenti, inkluż qalba b'assimetrija ta 'inverżjoni u envelop simmetriku ta' inverżjoni integrat b'saff wieħed WS2, biex jipproduċu widien ta 'spin lateralment ristretti. Il-kannizzata asimmetrika inversa bażika użata mir-riċerkaturi għandha żewġ proprjetajiet importanti.
Il-vettur tal-kannizzata reċiproku li jiddependi mill-ispin kontrollabbli ikkawżat mill-varjazzjoni tal-ispazju tal-fażi ġeometrika tan-nanoporuż anisotropiku eteroġenju magħmul minnhom. Dan il-vettur jaqsam il-faxxa tad-degradazzjoni tal-ispin f'żewġ fergħat polarizzati spin fl-ispazju tal-momentum, magħruf bħala l-effett Rushberg fotoniku.
Par ta 'stati Q għolja simetriċi (kważi) marbuta fil-kontinwu, jiġifieri ± K (Brillouin band Angle) widien ta' spin fotoni fit-tarf ta 'fergħat ta' qsim ta 'spin, jiffurmaw superpożizzjoni koerenti ta' amplitudnijiet ugwali.
Il-Professur Koren innota: "Użajna l-monolidi WS2 bħala l-materjal ta 'qligħ minħabba li dan id-disulfide tal-metall ta' transizzjoni dirett band-gap għandu pseudo-spin uniku tal-wied u ġie studjat b'mod estensiv bħala trasportatur ta 'informazzjoni alternattiva fl-elettroni tal-wied. Speċifikament, l-excitons tal-wied ± K ' tagħhom (li jirradja fil-forma ta 'emittenti dipole polarizzati spin planari) jistgħu jiġu eċċitati b'mod selettiv minn dawl polarizzat spin skont ir-regoli tal-għażla tal-paragun tal-wied, u b'hekk jikkontrollaw b'mod attiv spin ħielsa manjetikamentsors ottiku.
F'microcavity tal-wied tal-ispin integrat b'saff wieħed, l-excitons tal-wied ± K 'huma akkoppjati mal-istat tal-wied tal-ispin ± K permezz ta 'tqabbil tal-polarizzazzjoni, u l-laser tal-exciton tal-ispin f'temperatura tal-kamra huwa realizzat b'rispons qawwi tad-dawl. Fl-istess ħin, il-lasermekkaniżmu jmexxi l-excitons tal-wied ± K 'inizjalment indipendenti mill-fażi biex isibu l-istat ta 'telf minimu tas-sistema u jistabbilixxu mill-ġdid il-korrelazzjoni ta' lock-in ibbażata fuq il-fażi ġeometrika biswit il-wied tal-ispin ± K.
Il-koerenza tal-wied immexxija minn dan il-mekkaniżmu tal-laser telimina l-ħtieġa għal soppressjoni ta 'temperatura baxxa ta' tifrix intermittenti. Barra minn hekk, l-istat ta 'telf minimu tal-laser monosaff Rashba jista' jiġi modulat permezz ta 'polarizzazzjoni tal-pompa lineari (ċirkolari), li tipprovdi mod biex tikkontrolla l-intensità tal-lejżer u l-koerenza spazjali.
Il-Professur Hasman jispjega: “L-iżvelatfotonikaspin valley effett Rashba jipprovdi mekkaniżmu ġenerali għall-kostruzzjoni ta ' sorsi ottiċi spin li jarmu l-wiċċ. Il-koerenza tal-wied murija f'mikrokavità ta 'wied ta' spin integrata b'saff wieħed iġġibna pass eqreb lejn il-kisba ta 'taħbil ta' informazzjoni kwantistika bejn excitons tal-wied ± K ' permezz ta 'qubits.
Għal żmien twil, it-tim tagħna ilu jiżviluppa l-ottika tal-ispin, bl-użu tal-ispin tal-foton bħala għodda effettiva għall-kontroll tal-imġieba tal-mewġ elettromanjetiku. Fl-2018, intrigued mill-psewdo-spin tal-wied f'materjali bidimensjonali, bdejna proġett fit-tul biex tinvestiga l-kontroll attiv ta 'sorsi ottiċi spin fuq skala atomika fin-nuqqas ta' kampi manjetiċi. Aħna nużaw il-mudell tad-difett tal-fażi Berry mhux lokali biex insolvu l-problema tal-kisba ta 'fażi ġeometrika koerenti minn exciton ta' wied wieħed.
Madankollu, minħabba n-nuqqas ta 'mekkaniżmu ta' sinkronizzazzjoni qawwija bejn excitons, is-superpożizzjoni koerenti fundamentali ta 'excitons tal-wied multipli fis-sors tad-dawl b'saff wieħed ta' Rashuba li nkiseb għadha mhux solvuta. Din il-problema tispirana biex naħsbu dwar il-mudell Rashuba ta 'fotoni Q għolja. Wara li innovajna metodi fiżiċi ġodda, implimentajna l-laser b'saff wieħed Rashuba deskritt f'dan id-dokument.
Din il-kisba twitti t-triq għall-istudju ta 'fenomeni ta' korrelazzjoni ta 'spin koerenti f'oqsma klassiċi u quantum, u tiftaħ mod ġdid għar-riċerka bażika u l-użu ta' apparati optoelettroniċi spintroniċi u fotoniċi.