Naujas pasaulisoptoelektroniniai prietaisai
Technion-Izraelio technologijos instituto mokslininkai sukūrė nuosekliai kontroliuojamą sukimąsioptinis lazerisremiantis vienu atominiu sluoksniu. Šis atradimas buvo įmanomas dėl nuoseklios nuo sukimosi priklausomos sąveikos tarp vieno atominio sluoksnio ir horizontaliai suvaržytos fotoninės sukimosi gardelės, kuri palaiko aukšto Q sukimosi slėnį per Rashaba tipo sukimosi skaidymą surištų būsenų fotonų kontinuume.
Rezultatas, paskelbtas Nature Materials ir pabrėžtas tyrimo santraukoje, atveria kelią nuoseklių su sukimu susijusių reiškinių studijoms klasikinėse irkvantinės sistemosir atveria naujas galimybes fundamentiniams tyrimams ir elektronų bei fotonų sukimosi pritaikymui optoelektroniniuose įrenginiuose. Sukimo optinis šaltinis sujungia fotonų režimą su elektronų perėjimu, kuris suteikia metodą, leidžiantį ištirti sukimosi informacijos mainus tarp elektronų ir fotonų ir sukurti pažangius optoelektroninius įrenginius.
Sukimosi slėnio optinės mikroertmės yra sukonstruotos sujungiant fotonines sukimosi groteles su inversijos asimetrija (geltona šerdies sritis) ir inversijos simetrija (žydros spalvos apvalkalo sritis).
Norint sukurti šiuos šaltinius, būtina sąlyga yra pašalinti sukinio išsigimimą tarp dviejų priešingų sukimosi būsenų fotono arba elektrono dalyje. Paprastai tai pasiekiama taikant magnetinį lauką, esant Faradėjaus arba Zeeman efektui, nors šie metodai paprastai reikalauja stipraus magnetinio lauko ir negali sukurti mikrošaltinio. Kitas perspektyvus metodas yra pagrįstas geometrinių kamerų sistema, kuri naudoja dirbtinį magnetinį lauką, kad sukurtų fotonų sukimosi padalijimo būsenas impulso erdvėje.
Deja, ankstesni sukimosi padalijimo būsenų stebėjimai labai priklausė nuo mažos masės faktoriaus sklidimo režimų, kurie neigiamai riboja šaltinių erdvinę ir laiko darną. Tokiam požiūriui taip pat trukdo sukimosi valdomas blokinių lazerio stiprinimo medžiagų pobūdis, kurios negali arba negali būti lengvai naudojamos aktyviai valdyti.šviesos šaltiniai, ypač jei kambario temperatūroje nėra magnetinių laukų.
Siekdami pasiekti aukšto Q sukimosi padalijimo būsenas, mokslininkai sukonstravo fotonines sukimosi groteles su skirtingomis simetrijomis, įskaitant šerdį su inversijos asimetrija ir inversijos simetrišką apvalkalą, integruotą su WS2 vienu sluoksniu, kad sukurtų šoninius sukimosi slėnius. Tyrėjų naudojama pagrindinė atvirkštinė asimetrinė gardelė turi dvi svarbias savybes.
Valdomas nuo sukimosi priklausomas abipusis gardelės vektorius, kurį sukelia iš jų sudarytos heterogeninės anizotropinės nanoporos geometrinės fazės erdvės kitimas. Šis vektorius padalija sukimosi degradacijos juostą į dvi sukimosi poliarizuotas šakas impulso erdvėje, žinomą kaip fotoninis Rašbergo efektas.
Pora didelių Q simetriškų (kvazi) susietų kontinuumo būsenų, būtent ±K (Brillouino juostos kampo) fotonų sukimosi slėniai, esantys sukimąsi skaidančių šakų pakraštyje, sudaro nuoseklią vienodų amplitudių superpoziciją.
Profesorius Korenas pažymėjo: „Mes naudojome WS2 monolidus kaip stiprinimo medžiagą, nes šis tiesioginio juostos tarpo pereinamojo metalo disulfidas turi unikalų slėnio pseudo sukimąsi ir buvo plačiai ištirtas kaip alternatyvus informacijos nešiklis slėnio elektronuose. Tiksliau, jų ±K slėnio eksitonai (kurie spinduliuoja plokštuminių sukinio poliarizuotų dipolių spindulių pavidalu) gali būti selektyviai sužadinami sukinio poliarizuota šviesa pagal slėnio palyginimo atrankos taisykles, taip aktyviai valdant magnetiškai laisvą sukimąsi.optinis šaltinis.
Vieno sluoksnio integruotoje sukimosi slėnio mikroertmėje ± K slėnio eksitonai yra sujungti su ± K sukimosi slėnio būsena poliarizacijos derinimo būdu, o sukimosi eksitono lazeris kambario temperatūroje realizuojamas stipriu šviesos grįžtamuoju ryšiu. Tuo pačiu metu,lazerismechanizmas valdo iš pradžių nuo fazės nepriklausomus ± K slėnio eksitonus, kad surastų mažiausią sistemos praradimo būseną ir atkurtų užrakinimo koreliaciją, pagrįstą geometrine faze, esančia priešais ± K sukimosi slėnį.
Šio lazerinio mechanizmo skatinama slėnio darna pašalina poreikį žemoje temperatūroje slopinti protarpinį sklaidą. Be to, Rashba monosluoksnio lazerio minimalių nuostolių būsena gali būti moduliuojama linijine (apvaliu) siurblio poliarizacija, kuri suteikia galimybę valdyti lazerio intensyvumą ir erdvinę darną.
Profesorius Hasmanas paaiškina: „Atskleistafotoninissukimosi slėnis Rashba efektas suteikia bendrą paviršių skleidžiančių sukimosi optinių šaltinių kūrimo mechanizmą. Slėnio darna, parodyta vieno sluoksnio integruotoje sukimosi slėnio mikroertmėje, priartina mus vienu žingsniu prie kvantinės informacijos įsipainiojimo tarp ± K slėnio eksitonų per kubitus.
Ilgą laiką mūsų komanda kūrė sukimosi optiką, naudodama fotonų sukimąsi kaip veiksmingą įrankį elektromagnetinių bangų elgsenai kontroliuoti. 2018 m., suintrigavę slėnio pseudo sukimosi dvimatėse medžiagose, pradėjome ilgalaikį projektą, skirtą ištirti aktyvų atominio masto sukimosi optinių šaltinių valdymą, kai nėra magnetinių laukų. Mes naudojame ne vietinį Berry fazės defekto modelį, kad išspręstume nuoseklios geometrinės fazės gavimo iš vieno slėnio eksitono problemą.
Tačiau dėl to, kad nėra stipraus sinchronizavimo mechanizmo tarp eksitonų, esminė nuosekli kelių slėnio eksitonų superpozicija Rashuba vieno sluoksnio šviesos šaltinyje lieka neišspręsta. Ši problema įkvepia mus galvoti apie Rashuba aukšto Q fotonų modelį. Sukūrę naujų fizinių metodų, įdiegėme šiame dokumente aprašytą Rashuba vieno sluoksnio lazerį.
Šis pasiekimas atveria kelią nuoseklių sukimosi koreliacijos reiškinių studijoms klasikiniuose ir kvantiniuose laukuose ir atveria naują kelią pagrindiniams spintroninių ir fotoninių optoelektroninių prietaisų tyrimams ir naudojimui.
Paskelbimo laikas: 2024-03-12