Optoelektronik cihazların yeni dünyası

Yeni bir dünyaoptoelektronik cihazlar

Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tutarlı bir şekilde kontrol edilen bir dönüş geliştirdileroptik lazertek bir atom katmanına dayalı. Bu keşif, tek bir atom katmanı ile yatay olarak kısıtlanmış bir fotonik spin kafesi arasındaki tutarlı bir spin-bağımlı etkileşimle mümkün oldu. Bu etkileşim, süreklilikteki bağlı durumların fotonlarının Rashaba tipi spin bölünmesi yoluyla yüksek Q spin vadisini destekler.
Nature Materials'da yayınlanan ve araştırma özetinde vurgulanan sonuç, klasik ve modern bilimlerde tutarlı spin ile ilgili fenomenlerin incelenmesinin önünü açıyor.kuantum sistemlerive optoelektronik aygıtlarda elektron ve foton spininin temel araştırmaları ve uygulamaları için yeni yollar açar. Spin optik kaynağı, foton modunu elektron geçişiyle birleştirir, bu da elektronlar ve fotonlar arasındaki spin bilgi alışverişini incelemek ve gelişmiş optoelektronik aygıtlar geliştirmek için bir yöntem sağlar.

Spin vadisi optik mikro boşlukları, fotonik spin kafeslerinin ters çevirme asimetrisi (sarı çekirdek bölgesi) ve ters çevirme simetrisi (camgöbeği kaplama bölgesi) ile arayüzlenmesiyle oluşturulur.
Bu kaynakları inşa etmek için ön koşul, foton veya elektron kısmındaki iki zıt spin durumu arasındaki spin dejenerasyonunu ortadan kaldırmaktır. Bu genellikle Faraday veya Zeeman etkisi altında bir manyetik alan uygulanarak elde edilir, ancak bu yöntemler genellikle güçlü bir manyetik alan gerektirir ve bir mikro kaynak üretemez. Başka bir umut vadeden yaklaşım, momentum uzayında fotonların spin-bölünmüş durumlarını üretmek için yapay bir manyetik alan kullanan geometrik bir kamera sistemine dayanmaktadır.
Ne yazık ki, spin bölünmüş durumların önceki gözlemleri, kaynakların mekansal ve zamansal tutarlılığına olumsuz kısıtlamalar getiren düşük kütle faktörü yayılım modlarına büyük ölçüde güvenmiştir. Bu yaklaşım ayrıca, bloklu lazer kazançlı malzemelerin spin kontrollü doğası tarafından engellenmektedir; bu, aktif olarak kontrol etmek için kullanılamaz veya kolayca kullanılamazışık kaynaklarıözellikle oda sıcaklığında manyetik alanların bulunmaması durumunda.
Yüksek Q spin-bölünme durumlarına ulaşmak için araştırmacılar, ters asimetriye sahip bir çekirdek ve WS2 tek katmanıyla entegre edilmiş bir ters simetrik zarf dahil olmak üzere farklı simetrilere sahip fotonik spin kafesleri inşa ettiler ve yanal olarak kısıtlanmış spin vadileri ürettiler. Araştırmacılar tarafından kullanılan temel ters asimetrik kafesin iki önemli özelliği vardır.
Heterojen anizotropik nanoporozun geometrik faz uzayı değişiminden kaynaklanan kontrol edilebilir spin-bağımlı karşılıklı kafes vektörü. Bu vektör spin bozunma bandını momentum uzayında iki spin-polarize dala böler, fotonik Rushberg etkisi olarak bilinir.
Süreklilikteki yüksek Q simetrik (yarı) bağlı durum çifti, yani spin bölen dalların kenarındaki ±K(Brillouin bant açısı) foton spin vadileri, eşit genliklere sahip tutarlı bir süperpozisyon oluşturur.
Profesör Koren şunları kaydetti: "WS2 monolidlerini kazanç malzemesi olarak kullandık çünkü bu doğrudan bant aralığı geçiş metali disülfür benzersiz bir vadi psödo-spin'ine sahip ve vadi elektronlarında alternatif bir bilgi taşıyıcısı olarak kapsamlı bir şekilde incelendi. Özellikle, ±K 'vadi eksitonları (düzlemsel spin-polarize dipol yayıcılar şeklinde yayılan) vadi karşılaştırma seçim kurallarına göre spin-polarize ışık tarafından seçici olarak uyarılabilir, böylece manyetik olarak serbest bir spin aktif olarak kontrol edilebiliroptik kaynak.
Tek katmanlı entegre spin vadi mikro boşluğunda, ±K 'vadi eksitonları polarizasyon eşleştirmesi ile ±K spin vadi durumuna bağlanır ve oda sıcaklığındaki spin eksiton lazeri güçlü ışık geri bildirimi ile gerçekleştirilir. Aynı zamanda,lazermekanizma, sistemin minimum kayıp durumunu bulmak ve ±K spin vadisinin karşısındaki geometrik faza dayalı olarak kilitleme korelasyonunu yeniden kurmak için başlangıçta fazdan bağımsız ±K 'vadi eksitonlarını yönlendirir.
Bu lazer mekanizması tarafından yönlendirilen vadi tutarlılığı, aralıklı saçılmanın düşük sıcaklıkta bastırılmasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Ek olarak, Rashba tek katmanlı lazerin minimum kayıp durumu, lazer yoğunluğunu ve uzaysal tutarlılığı kontrol etmenin bir yolunu sağlayan doğrusal (dairesel) pompa polarizasyonu ile modüle edilebilir.”
Profesör Hasman şöyle açıklıyor: “Ortaya çıkanfotonikspin vadisi Rashba etkisi, yüzey yayıcı spin optik kaynakları oluşturmak için genel bir mekanizma sağlar. Tek katmanlı entegre bir spin vadisi mikro boşluğunda gösterilen vadi tutarlılığı, kübitler aracılığıyla ±K 'vadisi eksitonları arasında kuantum bilgi dolanıklığına ulaşmamıza bir adım daha yaklaşmamızı sağlar.
Uzun zamandır ekibimiz, elektromanyetik dalgaların davranışını kontrol etmek için foton spinini etkili bir araç olarak kullanarak spin optiği geliştiriyor. 2018'de, iki boyutlu malzemelerdeki vadi pseudo-spin'inden etkilenerek, manyetik alanların yokluğunda atom ölçeğindeki spin optik kaynaklarının aktif kontrolünü araştırmak için uzun vadeli bir projeye başladık. Tek bir vadi eksitonundan tutarlı geometrik faz elde etme sorununu çözmek için yerel olmayan Berry faz kusur modelini kullanıyoruz.
Ancak, eksitonlar arasında güçlü bir senkronizasyon mekanizmasının olmaması nedeniyle, Rashuba tek katmanlı ışık kaynağında elde edilen çoklu vadi eksitonlarının temel tutarlı üst üste binmesi hala çözülememiştir. Bu sorun, bizi yüksek Q fotonlarının Rashuba modeli hakkında düşünmeye teşvik ediyor. Yeni fiziksel yöntemler geliştirdikten sonra, bu makalede açıklanan Rashuba tek katmanlı lazeri uyguladık.”
Bu başarı, klasik ve kuantum alanlarında tutarlı spin korelasyon olgularının incelenmesinin önünü açmakta ve spintronik ve fotonik optoelektronik cihazların temel araştırmaları ve kullanımı için yeni bir yol açmaktadır.