Një botë e re e pajisjeve optoelektronike

Një botë e re epajisje optoelektronike

Studiuesit në Institutin e Teknologjisë Teknike-Izrael kanë zhvilluar një rrotullim të kontrolluar koherentishtlazer optikbazuar në një shtresë të vetme atomike. Ky zbulim u bë i mundur nga një ndërveprim koherent i varur nga rrotullimi midis një shtrese të vetme atomike dhe një grilë rrotulluese fotonike të kufizuar horizontale, e cila mbështet një luginë spin-Q të lartë përmes ndarjes rrotulluese të tipit Rashaba të fotoneve të shteteve të lidhura në kontinum.
Rezultati, i botuar në Materialet e Natyrës dhe i theksuar në përmbledhjen e tij të kërkimit, hap rrugën për studimin e fenomeneve koherente të lidhura me rrotullimin në klasike dhesistem kuantik, dhe hap rrugë të reja për kërkime themelore dhe aplikime të elektroneve dhe rrotullimit të fotoneve në pajisjet optoelektronike. Burimi optik rrotullues kombinon modalitetin e fotonit me tranzicionin e elektroneve, i cili siguron një metodë për studimin e shkëmbimit të informacionit rrotullues midis elektroneve dhe fotoneve dhe zhvillimit të pajisjeve të përparuara optoelektronike.

Mikrokavitetet optike të luginës rrotulluese ndërtohen duke ndërlidhur grilat e rrotullimit fotonik me asimetri përmbysjeje (rajoni i verdhë i bërthamës) dhe simetria e përmbysjes (rajoni i veshjes Cyan).
Për të ndërtuar këto burime, një parakusht është të eliminojë degjenerimin e rrotullimit midis dy gjendjeve të kundërta të rrotullimit në foton ose pjesën e elektroneve. Kjo zakonisht arrihet duke aplikuar një fushë magnetike nën një efekt Faraday ose Zeeman, megjithëse këto metoda zakonisht kërkojnë një fushë të fortë magnetike dhe nuk mund të prodhojnë një mikrosource. Një qasje tjetër premtuese është e bazuar në një sistem kamerash gjeometrike që përdor një fushë magnetike artificiale për të gjeneruar gjendje spin-ndarëse të fotoneve në hapësirën e momentit.
Fatkeqësisht, vëzhgimet e mëparshme të shteteve të ndarjes rrotulluese janë mbështetur shumë në mënyrat e përhapjes së faktorëve të masës së ulët, të cilat imponojnë kufizime të dëmshme në koherencën hapësinore dhe kohore të burimeve. Kjo qasje është penguar edhe nga natyra e kontrolluar nga rrotullimi i materialeve bllokuese me lazer, të cilat nuk mund ose nuk mund të përdoren lehtësisht për të kontrolluar në mënyrë aktiveburimet e dritës, veçanërisht në mungesë të fushave magnetike në temperaturën e dhomës.
Për të arritur gjendje të ndarjes së rrotullimit të lartë, studiuesit ndërtuan grilë rrotulluese fotonike me simetri të ndryshme, duke përfshirë një bërthamë me asimetri të përmbysjes dhe një zarf simetrik të inversionit të integruar me një shtresë të vetme WS2, për të prodhuar lugina spin të kufizuara anësore. Rrjedha themelore asimetrike e kundërt e përdorur nga studiuesit ka dy veti të rëndësishme.
Vektori i grilave reciproke të kontrollueshme të varur nga rrotullimi i shkaktuar nga ndryshimi i hapësirës fazore gjeometrike të nanoporit anizotropik heterogjen të përbërë prej tyre. Ky vektor ndan brezin e degradimit të rrotullimit në dy degë të polarizuara rrotulluese në hapësirën e momentit, i njohur si efekti fotonik Rushberg.
Një palë shtete të kufizuara simetrike Q S simetrike (Quasi) në vazhdimësi, përkatësisht ± K (këndi i brezit Brillouin) lugina rrotulluese fotoni në buzë të degëve të ndarjes së rrotullimit, formojnë një superpozim koherent të ampliteteve të barabarta.
Profesori Koren vuri në dukje: «Ne i kemi përdorur monolidet WS2 si materialin e fitimit sepse ky disulfide metalike e drejtpërdrejtë e tranzicionit të bandës ka një pseudo-spin unik të luginës dhe është studiuar gjerësisht si një transportues i informacionit alternative në elektronet e luginës. Në mënyrë të veçantë, eksitonet e tyre të luginës ± k '(të cilat rrezatojnë në formën e emetuesve të dipolit spin të polarizuar planar) mund të emocionohen në mënyrë selektive nga drita e polarizuar me spin, sipas rregullave të zgjedhjes së krahasimit të luginës, duke kontrolluar kështu në mënyrë aktive një rrotullim magnetik të lirëburim optik.
Në një mikrokavity të integruar të luginës me një shtresë të vetme, eksitonet e luginës ± k 'janë shoqëruar me shtetin ± K rrotullues të luginës me përputhjen e polarizimit, dhe lazeri i Exciton Spin në temperaturën e dhomës realizohet nga reagime të forta të dritës. Në të njëjtën kohë,lazerMekanizmi drejton ngacmimet fillimisht të pavarura nga faza ± K 'për të gjetur gjendjen minimale të humbjes së sistemit dhe të rivendosin korrelacionin e bllokimit bazuar në fazën gjeometrike përballë luginës ± K rrotull.
Koherenca e luginës e drejtuar nga ky mekanizëm lazer eliminon nevojën për shtypje të ulët të temperaturës së shpërndarjes së ndërprerë. Për më tepër, gjendja minimale e humbjes së lazerit monolayer Rashba mund të modulohet nga polarizimi i pompës lineare (rrethore), e cila siguron një mënyrë për të kontrolluar intensitetin e lazerit dhe koherencën hapësinore. "
Profesori Hasman shpjegon: “E zbuluarfotonikEfekti Rashba Valley Rashba siguron një mekanizëm të përgjithshëm për ndërtimin e burimeve optike të rrotullimit të sipërfaqes. Koherenca e luginës e demonstruar në një mikrokavity të integruar me një shtresë me një shtresë të një shtrese, na sjell një hap më afër arritjes së ngatërrimit të informacionit kuantik midis eksitoneve të luginës ± k 'përmes qubits.
Për një kohë të gjatë, ekipi ynë ka zhvilluar optikë rrotulluese, duke përdorur rrotullimin e fotonit si një mjet efektiv për kontrollin e sjelljes së valëve elektromagnetike. Në vitin 2018, të intriguar nga lugina pseudo-spin në materiale dy-dimensionale, ne filluam një projekt afatgjatë për të hetuar kontrollin aktiv të burimeve optike rrotulluese në shkallë atomike në mungesë të fushave magnetike. Ne përdorim modelin e defektit të fazës së manave jo-lokale për të zgjidhur problemin e marrjes së fazës koherente gjeometrike nga një eksiton i vetëm i luginës.
Sidoqoftë, për shkak të mungesës së një mekanizmi të fortë të sinkronizimit midis eksitoneve, superpozita themelore koherente e eksitoneve të shumëfishta të luginës në burimin e dritës me një shtresa të një shtresash Rashuba, mbetet i pazgjidhur. Ky problem na frymëzon të mendojmë për modelin Rashuba të fotoneve të larta Q. Pas inovacionit të metodave të reja fizike, ne kemi zbatuar lazerin me një shtresa Rashuba të përshkruar në këtë punim. "
Kjo arritje hap rrugën për studimin e fenomeneve koherente të korrelacionit të rrotullimit në fushat klasike dhe kuantike, dhe hap një mënyrë të re për hulumtimin themelor dhe përdorimin e pajisjeve optoelektronike spinonike dhe fotonike.