Новы свет оптаэлектронных прылад

Новы светоптаэлектронныя прылады

Даследчыкі з тэхналагічнага інстытута Technion-Israel распрацавалі ўзгоднена кантраляваны спінаптычны лазерна аснове аднаго атамнага пласта. Гэта адкрыццё стала магчымым шляхам узгодненага спіна-залежнага ўзаемадзеяння паміж адзіным атамным пластом і гарызантальна абмежаванай фатоннай рашоткай, якая падтрымлівае спінавую даліну высокай Q праз расшчапленне спіна рашаба ў кантынууме.
Вынік, апублікаваны ў прыродных матэрыялах і выдзелены ў сваім даследаванні, адкрывае шлях для вывучэння ўзгодненых з'яў, звязаных з спінаквантавыя сістэмыі адкрывае новыя шляхі для фундаментальных даследаванняў і прымянення электронных і фатонавых спіна ў оптаэлектронных прыладах. Аптычная крыніца спіна спалучае ў сабе рэжым фатона з пераходам электронаў, які забяспечвае метад вывучэння абмен інфармацыяй пра спіна паміж электронамі і фатонамі і распрацоўкай перадавых оптаэлектронных прылад.

Аптычныя мікракаэрыцыі спін -даліны пабудаваны шляхам узаемадзеяння фатонічных рашотак з асіметрыяй інверсіі (вобласць жоўтага ядра) і сіметрыі інверсіі (блакітная вобласць абліцоўвання).
Для таго, каб стварыць гэтыя крыніцы, абавязковай умовай з'яўляецца ліквідацыя дэгенерацыі спіна паміж двума супрацьлеглымі спінавымі станамі ў частцы фатона або электронаў. Звычайна гэта дасягаецца пры дапамозе магнітнага поля пад эфектам Фарадэя або Земана, хоць гэтыя метады звычайна патрабуюць моцнага магнітнага поля і не могуць вырабляць мікра -крыніцу. Яшчэ адзін перспектыўны падыход заснаваны на геаметрычнай сістэме камеры, якая выкарыстоўвае штучнае магнітнае поле для стварэння стану спіна-распылення фатонаў у імпульснай прасторы.
На жаль, папярэднія назіранні за спінавымі расколамі сталі ў значнай ступені абапіраліся на рэжымы распаўсюджвання фактараў з нізкай масай, якія накладваюць неспрыяльныя абмежаванні на прасторавую і часовую кагерэнтнасць крыніц. Такі падыход таксама перашкаджае спіна-кантраляваным характарам лазерных лазерных матэрыялаў, якія не могуць альбо не могуць лёгка выкарыстоўваць для актыўнага кантролюКрыніцы святла, асабліва пры адсутнасці магнітных палёў пры пакаёвай тэмпературы.
Для дасягнення стану расшчаплення спінавання высокага Q даследчыкі пабудавалі фатонныя рашоткі з рознымі сіметрыямі, у тым ліку ядро ​​з асіметрыяй інверсіі і інверсійнай сіметрычнай канвертай, убудаванай з адзіным пластом WS2, для атрымання бакавых абмежаваных спін-далін. Асноўная зваротная асіметрычная рашотка, якая выкарыстоўваецца даследчыкамі, мае два важныя ўласцівасці.
Кантрольны спіна-залежны ўзаемны вектар рашоткі, выкліканы геаметрычнай фазавай прасторай, якая складаецца з неаднароднага анізатропнага нанапорыстага, які складаецца з іх. Гэты вектар разбівае паласу дэградацыі спіна на дзве спіна-палярызаваныя галіны ў імпульснай прасторы, вядомай як фатонічны эфект Рашберга.
Пара высокіх Q сіметрычных (квазі) звязаных станаў у кантынууме, а менавіта ± k (кут дыяпазону Brillouin) Фотонавыя спінавыя даліны на ўскрайку расшчаплення спінавых расшчапляльных галін, утвараюць узгодненую суперпазіцыю роўных амплітуд.
Прафесар Карэн адзначыў: "Мы выкарыстоўвалі маналіды WS2 у якасці матэрыялу ўзмацнення, таму што гэты прамога пераходнага металу-дысульфіду ўнікальнай даліны мае ўнікальную даліну псеўда-спіну і шырока вывучаецца ў якасці альтэрнатыўнага інфармацыйнага носьбіта ў даліне электронаў. У прыватнасці, іх эксітоны даліны ± k (якія выпраменьваюць у выглядзе плоскіх дыпаляваных дыпалізаваных дыпальных выпраменьвальнікаў), могуць быць выбарачна ўзбуджаны пры дапамозе спіна-палярызаванага святла ў адпаведнасці з правіламі параўнання Valley, што актыўна кантралюе магнітна свабодны спінАптычная крыніца.
У аднаслаёвай інтэграванай мікракавучасці спін-даліны, эксітоны ± K 'даліны звязаны са станам ± K Spin Valley шляхам супастаўлення палярызацыі, а спін-экскут-лазер пры пакаёвай тэмпературы рэалізуецца моцнай зваротнай сувяззю. У той жа час,лазерМеханізм рухае першапачаткова фаза-незалежны ± K 'Valley Valley, каб знайсці мінімальны стан страты сістэмы і аднавіць карэляцыю блакавання на аснове геаметрычнай фазы насупраць даліны спіна ± k.
Кагерэнтнасць даліны, абумоўленая гэтым лазерным механізмам, выключае неабходнасць падаўлення нізкай тэмпературы перарывістага рассейвання. Акрамя таго, мінімальны стан страты лазернага лазера рашба можа быць мадуляваны лінейнай (круглай) палярызацыяй помпы, якая забяспечвае спосаб кантраляваць інтэнсіўнасць лазера і прасторавую кагерэнтнасць ".
Прафесар Хасман тлумачыць: "АдкрытафатонныяЭфект Spin Valley Rashba забяспечвае агульны механізм пабудовы аптычных крыніц, якія выпраменьваюць паверхневы. Кагерэнтнасць даліны, прадэманстраваная ў аднаслаёвай інтэграванай мікракаробаванасці спін-даліны, набліжае нам крок бліжэй да дасягнення квантавага заблытанасці інфармацыі паміж эксітонамі ± K 'Valley праз кубіты.
На працягу доўгага часу наша каманда распрацоўвае спінавую оптыку, выкарыстоўваючы фатонную спіна як эфектыўны інструмент для кантролю за паводзінамі электрамагнітных хваль. У 2018 годзе, заінтрыгаваны псеўда-спінам даліны ў двухмерных матэрыялах, мы пачалі доўгатэрміновы праект па даследаванні актыўнага кантролю аптычных крыніц атамнай маштабнай спіна пры адсутнасці магнітных палёў. Для вырашэння праблемы атрымання ўзгодненай геаметрычнай фазы мы выкарыстоўваем не-лакальную мадэль дэфекту ягаднай фазы.
Аднак з-за адсутнасці моцнага механізму сінхранізацыі паміж эксітонамі, асноўная кагерэнтная суперпазіцыя некалькіх эксітонаў даліны ў аднаслаёвай крыніцы святла Рашуба застаецца нявырашанай. Гэтая праблема натхняе нас думаць пра мадэль Rashuba высокіх Q фатонаў. Пасля новаўвядзення новых фізічных метадаў мы рэалізавалі аднаслаёвы лазер Рашуба, апісаны ў гэтай працы ".
Гэта дасягненне адкрывае шлях для вывучэння ўзгодненых з'яў карэляцыі спіна ў класічных і квантавых галінах, і адкрывае новы спосаб для асноўных даследаванняў і выкарыстання шпінктных і фатонічных оптаэлектронных прылад.