Dunia baru perangkat optoelektronik

Dunia baruperangkat optoelektronik

Para peneliti di Technion-Israel Institute of Technology telah mengembangkan putaran yang dikontrol secara koherenlaser optikberdasarkan satu lapisan atom. Penemuan ini dimungkinkan oleh interaksi yang bergantung pada putaran yang koheren antara lapisan atom tunggal dan kisi spin fotonik yang dibatasi secara horizontal, yang mendukung lembah putaran Q tinggi melalui pemisahan spin tipe rashaba dari foton keadaan terikat dalam kontinum.
Hasilnya, yang diterbitkan di Nature Material dan disorot dalam ringkasan penelitiannya, membuka jalan bagi studi tentang fenomena terkait spin yang koheren di klasik danSistem Quantum, dan membuka jalan baru untuk penelitian mendasar dan aplikasi elektron dan foton spin di perangkat optoelektronik. Sumber spin optik menggabungkan mode foton dengan transisi elektron, yang menyediakan metode untuk mempelajari pertukaran informasi spin antara elektron dan foton dan mengembangkan perangkat optoelektronik canggih.

Spin Valley Optical Microcavities dibangun dengan menghubungkan kisi spin fotonik dengan asimetri inversi (wilayah inti kuning) dan simetri inversi (daerah cyan cladding).
Untuk membangun sumber -sumber ini, prasyarat adalah untuk menghilangkan degenerasi putaran antara dua keadaan putaran yang berlawanan di bagian foton atau elektron. Ini biasanya dicapai dengan menerapkan medan magnet di bawah efek Faraday atau Zeeman, meskipun metode ini biasanya membutuhkan medan magnet yang kuat dan tidak dapat menghasilkan sumber mikro. Pendekatan lain yang menjanjikan didasarkan pada sistem kamera geometris yang menggunakan medan magnet buatan untuk menghasilkan keadaan spin-split foton dalam ruang momentum.
Sayangnya, pengamatan sebelumnya dari status split split sangat bergantung pada mode propagasi faktor massa rendah, yang memaksakan kendala yang merugikan pada koherensi spasial dan temporal sumber. Pendekatan ini juga terhambat oleh sifat yang dikendalikan oleh spin dari bahan laser-gain blocky, yang tidak dapat atau tidak dapat dengan mudah digunakan untuk secara aktif mengontrolSumber Cahaya, terutama dengan tidak adanya medan magnet pada suhu kamar.
Untuk mencapai keadaan pemisahan spin-Q tinggi, para peneliti membangun kisi spin fotonik dengan simetri yang berbeda, termasuk inti dengan asimetri inversi dan amplop simetris inversi yang diintegrasikan dengan lapisan tunggal WS2, untuk menghasilkan lembah spin yang dibatasi secara lateral. Kisi asimetris terbalik dasar yang digunakan oleh para peneliti memiliki dua sifat penting.
Vektor kisi resiprokal bergantung-spin yang dapat dikendalikan yang disebabkan oleh variasi ruang fase geometris dari nanopori anisotropik heterogen yang terdiri dari mereka. Vektor ini membagi pita degradasi putaran menjadi dua cabang terpolarisasi spin dalam ruang momentum, yang dikenal sebagai efek fotonik Rushberg.
Sepasang keadaan terikat q simetris (kuasi) tinggi dalam kontinum, yaitu ± k (sudut pita brillouin) lembah spin foton di tepi cabang pemisahan putaran, membentuk superposisi koheren dari amplitudo yang sama.
Profesor Koren mencatat: “Kami menggunakan WS2 Monolides sebagai bahan gain karena disulfida logam transisi pita-pita langsung ini memiliki pseudo-spin lembah yang unik dan telah dipelajari secara luas sebagai pembawa informasi alternatif dalam elektron lembah. Secara khusus, rangsangan lembah ± K 'mereka (yang memancar dalam bentuk pemancar dipol terpolarisasi spin-spin) dapat secara selektif bersemangat dengan cahaya terpolarisasi spin sesuai dengan aturan pemilihan perbandingan lembah, sehingga secara aktif mengendalikan putaran bebas magnetis yang bebas secara magnetis secara magnetissumber optik.
Dalam mikrokavitas mikro spin spin terintegrasi tunggal, rangsangan lembah ± K 'digabungkan dengan keadaan ± K spin lembah dengan pencocokan polarisasi, dan laser spin exciton pada suhu kamar direalisasikan dengan umpan balik cahaya yang kuat. Pada saat yang sama,laserMekanisme menggerakkan rangsangan lembah ± K 'fase-independen yang awalnya untuk menemukan keadaan kehilangan minimum sistem dan membangun kembali korelasi penguncian berdasarkan fase geometris di seberang ± K spin Valley.
Koherensi lembah yang didorong oleh mekanisme laser ini menghilangkan kebutuhan untuk penekanan suhu rendah dari hamburan intermiten. Selain itu, keadaan kehilangan minimum laser monolayer Rashba dapat dimodulasi oleh polarisasi pompa linier (melingkar), yang menyediakan cara untuk mengendalikan intensitas laser dan koherensi spasial. ”
Profesor Hasman menjelaskan: “Yang terungkapfotonikEfek Spin Valley Rashba memberikan mekanisme umum untuk membangun sumber optik spin pemancar permukaan. Koherensi lembah yang ditunjukkan dalam mikrokavitas spin valley terpadu satu lapis membawa kita selangkah lebih dekat untuk mencapai keterikatan informasi kuantum antara ± rangsang lembah ± K 'melalui qubit.
Untuk waktu yang lama, tim kami telah mengembangkan spin optics, menggunakan foton spin sebagai alat yang efektif untuk mengendalikan perilaku gelombang elektromagnetik. Pada tahun 2018, tertarik oleh Lembah Pseudo-Spin dalam bahan dua dimensi, kami memulai proyek jangka panjang untuk menyelidiki kontrol aktif sumber optik spin skala atom tanpa adanya medan magnet. Kami menggunakan model cacat fase berry non-lokal untuk menyelesaikan masalah mendapatkan fase geometris yang koheren dari exciton lembah tunggal.
Namun, karena kurangnya mekanisme sinkronisasi yang kuat antara rangsangan, superposisi koheren mendasar dari beberapa rangsangan lembah dalam sumber cahaya lapis tunggal Rashuba yang telah dicapai tetap belum terpecahkan. Masalah ini menginspirasi kita untuk memikirkan model Rashuba dari foton Q tinggi. Setelah berinovasi metode fisik baru, kami telah menerapkan laser lapisan tunggal Rashuba yang dijelaskan dalam makalah ini. ”
Prestasi ini membuka jalan bagi studi fenomena korelasi spin koheren di bidang klasik dan kuantum, dan membuka cara baru untuk penelitian dasar dan penggunaan perangkat optoelektronik spintonik dan fotonik.