Нови свет оптоелектронских уређаја

Нови светоптоелектронски уређаји

Истраживачи на Технолошком институту Технион-Израел развили су кохерентно контролисано окретањеоптички ласерзасновано на једном атомском слоју. Ово откриће је омогућено кохерентном спин-зависном интеракцијом између једног атомског слоја и хоризонтално ограничене фотонске спинске решетке, која подржава спинску долину са високим Q фактором кроз спинско раздвајање фотона везаних стања у континууму типа Рашаба.
Резултат, објављен у часопису Nature Materials и истакнут у истраживачком сажетку, отвара пут проучавању кохерентних спинских феномена у класичним иквантни системи, и отвара нове путеве за фундаментална истраживања и примене спина електрона и фотона у оптоелектронским уређајима. Спин оптички извор комбинује фотонски мод са електронском транзицијом, што пружа метод за проучавање размене спинских информација између електрона и фотона и развој напредних оптоелектронских уређаја.

Оптичке микрошупљине спинске долине конструисане су повезивањем фотонских спинских решетки са инверзионом асиметријом (жута језгра) и инверзионом симетријом (цијан омотачна област).
Да би се изградили ови извори, предуслов је елиминисање спинске дегенерације између два супротна спинска стања у фотонском или електронском делу. Ово се обично постиже применом магнетног поља под Фарадејевим или Земановим ефектом, иако ове методе обично захтевају јако магнетно поље и не могу да произведу микроизвор. Још један обећавајући приступ заснива се на геометријском систему камера који користи вештачко магнетно поље за генерисање спин-расцепљених стања фотона у простору импулса.
Нажалост, претходна посматрања стања спинског расцепа су се у великој мери ослањала на модове пропагације са малим фактором масе, што намеће неповољна ограничења на просторну и временску кохерентност извора. Овај приступ је такође отежан спин-контролисаном природом блоковских материјала са ласерским појачањем, који се не могу или не могу лако користити за активну контролу.извори светлости, посебно у одсуству магнетних поља на собној температури.
Да би постигли стања спинског расцепа са високим Q фактором, истраживачи су конструисали фотонске спинске решетке са различитим симетријама, укључујући језгро са инверзном асиметријом и инверзно симетричну омотач интегрисан са једним слојем WS2, како би се произвеле латерално ограничене спинске долине. Основна инверзна асиметрична решетка коју користе истраживачи има два важна својства.
Контролисани спин-зависни реципрочни вектор решетке узрокован варијацијом геометријског фазног простора хетерогене анизотропне нанопорозе састављене од њих. Овај вектор дели спинску деградациону траку на две спин-поларизоване гране у простору импулса, познато као фотонски Рашбергов ефекат.
Пар високо Q симетричних (квази) везаних стања у континууму, наиме ±K (угао Брилуенове траке) фотонске спинске долине на ивици грана цепања спина, формирају кохерентну суперпозицију једнаких амплитуда.
Професор Корен је приметио: „Користили смо WS2 монолиде као материјал за појачање јер овај дисулфид прелазног метала са директним енергетским процепом има јединствени псеудо-спин у долини и опширно је проучаван као алтернативни носач информација у електронима у долини. Конкретно, њихови ±K' екситони у долини (који зраче у облику планарних спин-поларизованих диполних емитера) могу бити селективно побуђени спин-поларизованом светлошћу према правилима селекције поређења у долини, чиме се активно контролише магнетно слободан спин.“оптички извор.
У једнослојној интегрисаној микрошупљини спинске долине, екситони ±K' долине су спрегнути са стањем ±K спинске долине поларизационим подударањем, а спински екситонски ласер на собној температури се реализује јаком светлосном повратном спрегом. Истовремено,ласерМеханизам покреће почетно фазно независне екситоне ±K 'долине да би пронашао стање минималних губитака система и поново успоставио корелацију закључавања на основу геометријске фазе насупрот ±K спин долини.
Кохерентност долине коју покреће овај ласерски механизам елиминише потребу за супресијом повременог расејања на ниским температурама. Поред тога, стање минималних губитака Рашба монослојног ласера ​​може се модулирати линеарном (кружном) поларизацијом пумпе, што пружа начин за контролу интензитета ласера ​​и просторне кохерентности.
Професор Хасман објашњава: „ОткривенофотонскиРашбин ефекат у спинској долини пружа општи механизам за конструисање спинских оптичких извора који емитују површински. Кохерентност долине демонстрирана у једнослојној интегрисаној микрошупљини спинске долине доводи нас корак ближе постизању квантног информационог испреплетања између ±K' екситона у долини путем кубита.
Наш тим већ дуго развија спинску оптику, користећи фотонски спин као ефикасан алат за контролу понашања електромагнетних таласа. Године 2018, заинтригирани псеудо-спином у долини у дводимензионалним материјалима, започели смо дугорочни пројекат истраживања активне контроле спинских оптичких извора атомских размера у одсуству магнетних поља. Користимо нелокални Беријев модел фазног дефекта да бисмо решили проблем добијања кохерентне геометријске фазе из једног екситона у долини.
Међутим, због недостатка јаког механизма синхронизације између екситона, фундаментална кохерентна суперпозиција вишеструких долинских екситона у једнослојном извору светлости Рашуба, која је постигнута, остаје нерешена. Овај проблем нас инспирише да размислимо о Рашуба моделу фотона високог Q фактора. Након иновације нових физичких метода, имплементирали смо једнослојни ласер Рашуба описан у овом раду.
Ово достигнуће отвара пут за проучавање феномена кохерентне спинске корелације у класичним и квантним пољима и отвара нови пут за основна истраживања и употребу спинтронских и фотонских оптоелектронских уређаја.