Dunia baru peranti optoelektronik

Dunia baruPeranti optoelektronik

Penyelidik di Institut Teknologi Technion-Israel telah membangunkan putaran yang dikawal secara koherenlaser optikberdasarkan lapisan atom tunggal. Penemuan ini dimungkinkan oleh interaksi yang bergantung kepada spin yang koheren antara lapisan atom tunggal dan kisi spin fotonik yang dikekang secara mendatar, yang menyokong lembah spin tinggi Q melalui spin jenis Rashaba pemisahan foton keadaan terikat dalam kontinum.
Hasilnya, yang diterbitkan dalam bahan alam dan diserlahkan dalam singkat penyelidikannya, membuka jalan bagi kajian fenomena yang berkaitan dengan spin yang koheren dalam klasik danSistem kuantum, dan membuka jalan baru untuk penyelidikan asas dan aplikasi elektron dan spin foton dalam peranti optoelektronik. Sumber optik spin menggabungkan mod foton dengan peralihan elektron, yang menyediakan kaedah untuk mengkaji pertukaran maklumat spin antara elektron dan foton dan membangunkan peranti optoelektronik maju.

Spin Valley Microcavities Optical dibina dengan interfacing kisi spin fotonik dengan asimetri penyongsangan (rantau teras kuning) dan simetri penyongsangan (rantau cyan cladding).
Untuk membina sumber -sumber ini, prasyarat adalah untuk menghapuskan degenerasi putaran antara dua keadaan putaran bertentangan di foton atau bahagian elektron. Ini biasanya dicapai dengan menggunakan medan magnet di bawah kesan Faraday atau Zeeman, walaupun kaedah ini biasanya memerlukan medan magnet yang kuat dan tidak dapat menghasilkan microsource. Satu lagi pendekatan yang menjanjikan adalah berdasarkan sistem kamera geometri yang menggunakan medan magnet buatan untuk menghasilkan keadaan spin-split foton dalam ruang momentum.
Malangnya, pemerhatian terdahulu spin split telah sangat bergantung pada mod penyebaran faktor jisim rendah, yang mengenakan kekangan buruk terhadap koheren ruang dan temporal sumber. Pendekatan ini juga terhalang oleh sifat-bahan yang dikawal oleh spin-bahan laser-gain, yang tidak dapat atau tidak dapat digunakan secara aktif untuk mengendalikan secara aktifsumber cahaya, terutamanya tanpa medan magnet pada suhu bilik.
Untuk mencapai keadaan pemisahan spin-Q yang tinggi, para penyelidik membina kisi spin fotonik dengan simetri yang berbeza, termasuk teras dengan asimetri penyongsangan dan sampul simetri penyongsangan yang diintegrasikan dengan lapisan tunggal WS2, untuk menghasilkan lembah spin yang dikekang secara lateral. Kisi asimetrik songsang asas yang digunakan oleh penyelidik mempunyai dua sifat penting.
Vektor kekisi timbal balik yang bergantung kepada spin yang dikawal oleh spin yang disebabkan oleh variasi ruang fasa geometri nanoporous anisotropik heterogen yang terdiri daripada mereka. Vektor ini memisahkan jalur degradasi spin menjadi dua cawangan polarisasi spin dalam ruang momentum, yang dikenali sebagai kesan Rushberg fotonik.
Sepasang keadaan terikat simetrik (kuasi) yang tinggi dalam kontinum, iaitu ± k (Brillouin Band Sudut) foton putaran foton di pinggir cawangan pemisahan spin, membentuk superposisi koheren yang sama amplitud.
Profesor Koren berkata: "Kami menggunakan WS2 Monolides sebagai bahan keuntungan kerana logam peralihan jalur langsung ini disulfida mempunyai pseudo-spin yang unik dan telah dikaji secara meluas sebagai pembawa maklumat alternatif di elektron lembah. Khususnya, excitons lembah ± k mereka (yang memancar dalam bentuk pemancar dipole pola polarisasi planar) boleh dipilih secara selektif oleh cahaya polarisasi berputar mengikut peraturan pemilihan perbandingan lembah, dengan itu secara aktif mengawal putaran magnetik percumasumber optik.
Dalam mikrokaviti Spin Valley bersepadu tunggal, ± k 'excitons lembah ditambah dengan keadaan lembah spin ± k oleh pencocokan polarisasi, dan laser spin exciton pada suhu bilik direalisasikan oleh maklum balas cahaya yang kuat. Pada masa yang sama,laserMekanisme memacu fasa awal ± k 'lembah excitons untuk mencari keadaan kerugian minimum sistem dan menetapkan semula korelasi kunci berdasarkan fasa geometri bertentangan dengan lembah spin ± k.
Koheren lembah yang didorong oleh mekanisme laser ini menghapuskan keperluan untuk penindasan suhu rendah penyebaran sekejap. Di samping itu, keadaan kerugian minimum laser monolayer Rashba boleh dimodulasi oleh polarisasi pam linear (bulat), yang menyediakan cara untuk mengawal intensiti laser dan koheren spatial. "
Profesor Hasman menjelaskan: "Yang diturunkanfotonikSpin Valley Rashba Effect menyediakan mekanisme umum untuk membina sumber optik spin optik permukaan. Koheren Lembah yang ditunjukkan dalam mikrokaviti Spin Valley bersepadu satu lapisan membawa kita satu langkah lebih dekat untuk mencapai ketegangan maklumat kuantum antara ± k 'Lembah Excitons melalui qubits.
Untuk masa yang lama, pasukan kami telah membangunkan optik berputar, menggunakan spin foton sebagai alat yang berkesan untuk mengawal tingkah laku gelombang elektromagnet. Pada tahun 2018, tertarik dengan pseudo-spin lembah dalam bahan dua dimensi, kami memulakan projek jangka panjang untuk menyiasat kawalan aktif sumber optik spin skala atom tanpa ketiadaan medan magnet. Kami menggunakan model kecacatan fasa berry bukan tempatan untuk menyelesaikan masalah mendapatkan fasa geometri yang koheren dari satu exciton lembah tunggal.
Walau bagaimanapun, disebabkan kekurangan mekanisme penyegerakan yang kuat antara excitons, superposisi koheren asas pelbagai excitons lembah dalam sumber cahaya tunggal lapisan Rashuba yang telah dicapai masih tidak dapat diselesaikan. Masalah ini memberi inspirasi kepada kita untuk memikirkan model Rashuba foton Q yang tinggi. Selepas berinovasi kaedah fizikal baru, kami telah melaksanakan laser satu lapisan Rashuba yang diterangkan dalam karya ini. "
Pencapaian ini membuka jalan bagi kajian fenomena korelasi spin yang koheren dalam bidang klasik dan kuantum, dan membuka cara baru untuk penyelidikan asas dan penggunaan peranti optoelektronik spintronic dan fotonik.