Nova mondo de optoelektronikaj aparatoj

Nova mondo deoptoelektronikaj aparatoj

Esploristoj ĉe la Technion-Israela Instituto de Teknologio evoluigis kohere kontrolitan spinonoptika laserobazita sur ununura atomtavolo. Ĉi tiu malkovro fariĝis ebla per kohera spin-dependa interagado inter ununura atomtavolo kaj horizontale limigita fotonika spina krado, kiu subtenas alt-Q spinan valon per Rashaba-tipa spina disigo de fotonoj de ligitaj statoj en la kontinuumo.
La rezulto, publikigita en Nature Materials kaj elstarigita en ĝia esplora resumo, pavimas la vojon por la studo de koheraj spin-rilataj fenomenoj en klasikaj kajkvantumsistemoj, kaj malfermas novajn vojojn por fundamenta esplorado kaj aplikoj de elektrona kaj fotona spino en optoelektronikaj aparatoj. La spina optika fonto kombinas la fotonan reĝimon kun la elektrona transiro, kio provizas metodon por studi la spinan informo-interŝanĝon inter elektronoj kaj fotonoj kaj evoluigi progresintajn optoelektronikaj aparatojn.

Spinvalaj optikaj mikrokavaĵoj estas konstruitaj per interfacado de fotonaj spinkradoj kun inversa malsimetrio (flava kerna regiono) kaj inversa simetrio (cejana fasada regiono).
Por konstrui ĉi tiujn fontojn, antaŭkondiĉo estas elimini la spinan degenerecon inter du kontraŭaj spinaj statoj en la fotona aŭ elektrona parto. Ĉi tio kutime atingiĝas per apliko de magneta kampo sub la efiko de Faraday aŭ Zeeman, kvankam ĉi tiuj metodoj kutime postulas fortan magnetan kampon kaj ne povas produkti mikrofonton. Alia promesplena aliro baziĝas sur geometria kamera sistemo, kiu uzas artefaritan magnetan kampon por generi spin-dividitajn statojn de fotonoj en la momenta spaco.
Bedaŭrinde, antaŭaj observadoj de spin-disigitaj statoj multe dependis de malalt-masaj faktoraj disvastiĝreĝimoj, kiuj trudas malfavorajn limojn al la spaca kaj tempa kohereco de fontoj. Ĉi tiu aliro ankaŭ estas malhelpita de la spin-kontrolita naturo de blokaj laser-gajnaj materialoj, kiuj ne povas aŭ ne povas facile esti uzataj por aktive kontroli.lumfontoj, precipe en la foresto de magnetaj kampoj je ĉambra temperaturo.
Por atingi statojn de spino-disigo kun alta Q, la esploristoj konstruis fotonikajn spinajn kradojn kun malsamaj simetrioj, inkluzive de kerno kun inversa malsimetrio kaj inversa simetria koverto integrita kun WS2-ununura tavolo, por produkti laterale limigitajn spinajn valojn. La baza inversa malsimetria krado uzata de la esploristoj havas du gravajn ecojn.
La kontrolebla spin-dependa reciproka kradvektoro kaŭzita de la geometria fazspaca vario de la heterogena anizotropa nanopora materialo komponanta el ili. Ĉi tiu vektoro dividas la spinan degradbendon en du spin-polarigitajn branĉojn en la momentumspaco, konata kiel la fotonika Rushberg-efiko.
Paro de alt-Q simetriaj (kvazaŭ) ligitaj statoj en la kontinuumo, nome ±K (Brillouin-bendo-angulo) fotonaj spinvaloj ĉe la rando de spindisfendantaj branĉoj, formas koheran supermeton de egalaj amplitudoj.
Profesoro Koren rimarkigis: “Ni uzis la WS2-monolidojn kiel la gajnomaterialon ĉar ĉi tiu rekta bendbreĉa transirmetala disulfido havas unikan valan pseŭdo-spinon kaj estis amplekse studita kiel alternativa informportanto en valaj elektronoj. Specife, iliaj ±K' valaj ekscitonoj (kiuj radias en la formo de ebenaj spin-polarigitaj dipolaj emitoroj) povas esti selekteme ekscititaj per spin-polarigita lumo laŭ valaj komparaj selektreguloj, tiel aktive kontrolante magnete liberan spinon.”optika fonto.
En unu-tavola integra spinvala mikrokavaĵo, la ±K'-valaj ekscitonoj estas kunligitaj al la ±K-spina valstato per polariza akordigo, kaj la spinekscitona lasero je ĉambra temperaturo estas realigita per forta lumreligo. Samtempe, lalaseroLa mekanismo pelas la komence faz-sendependajn ±K' valajn ekscitonojn por trovi la minimuman perdostaton de la sistemo kaj restarigi la ŝlosan korelacion bazitan sur la geometria fazo kontraŭa al la ±K spinvalo.
Valkohereco pelita de ĉi tiu lasera mekanismo forigas la bezonon de malalttemperatura subpremado de intermita disĵeto. Krome, la minimuma perdostato de la Rashba monotavola lasero povas esti modulita per lineara (cirkla) pumppolarizado, kiu provizas manieron kontroli laserintensecon kaj spacan koherecon.
Profesoro Hasman klarigas: “La rivelitafotonikaSpina valo La efiko Rashba provizas ĝeneralan mekanismon por konstrui surfaco-elsendantajn spinajn optikajn fontojn. La valkohereco montrita en unu-tavola integra spinvala mikrokavaĵo alportas nin unu paŝon pli proksimen al atingado de kvantuminforma interplektiĝo inter ±K'-valaj ekscitonoj per kvbitoj.
Jam delonge, nia teamo disvolvis spinan optikon, uzante fotonan spinon kiel efikan ilon por kontroli la konduton de elektromagnetaj ondoj. En 2018, fascinitaj de la vala pseŭdospino en dudimensiaj materialoj, ni komencis longdaŭran projekton por esplori la aktivan kontrolon de atom-skalaj spinaj optikaj fontoj en la foresto de magnetaj kampoj. Ni uzas la nelokan Berry-fazan difektomodelon por solvi la problemon akiri koheran geometrian fazon el ununura vala ekscitono.
Tamen, pro la manko de forta sinkroniga mekanismo inter ekscitonoj, la fundamenta kohera supermeto de pluraj valaj ekscitonoj en la Rashuba unu-tavola lumfonto, kiu estis atingita, restas nesolvita. Ĉi tiu problemo inspiras nin pensi pri la Rashuba modelo de alt-Q fotonoj. Post novigado de novaj fizikaj metodoj, ni efektivigis la Rashuban unu-tavolan laseron priskribitan en ĉi tiu artikolo.
Ĉi tiu atingo pavimas la vojon por la studo de koheraj spinaj korelaciaj fenomenoj en klasikaj kaj kvantumaj kampoj, kaj malfermas novan vojon por la baza esplorado kaj uzo de spintronaj kaj fotonaj optoelektronikaj aparatoj.