Donya anyar piranti optoelektronik

A donya anyar sakapiranti optoelektronik

Peneliti ing Institut Teknologi Technion-Israel wis ngembangake spin sing dikontrol kanthi koherenlaser optikadhedhasar lapisan atom siji. Panemuan iki bisa ditindakake kanthi interaksi gumantung spin sing koheren ing antarane lapisan atom siji lan kisi spin fotonik sing horisontal, sing ndhukung lembah spin Q dhuwur liwat pamisahan spin jinis Rashaba saka foton negara terikat ing kontinum.
Asil kasebut, diterbitake ing Nature Materials lan disorot ing ringkesan riset, mbukak dalan kanggo nyinaoni fenomena sing gegandhengan karo spin sing koheren ing klasik lansistem kuantum, lan mbukak dalan anyar kanggo riset dhasar lan aplikasi spin elektron lan foton ing piranti optoelektronik. Sumber optik spin nggabungake mode foton karo transisi elektron, sing nyedhiyakake cara kanggo nyinaoni pertukaran informasi spin antarane elektron lan foton lan ngembangake piranti optoelektronik sing canggih.

Microcavities optik lembah spin dibangun kanthi interfacing kisi spin fotonik kanthi asimetri inversi (wilayah inti kuning) lan simetri inversi (wilayah cladding cyan).
Kanggo mbangun sumber kasebut, prasyarat kanggo ngilangi degenerasi spin antarane rong negara spin sing ngelawan ing bagean foton utawa elektron. Iki biasane digayuh kanthi ngetrapake medan magnet ing efek Faraday utawa Zeeman, sanajan cara kasebut biasane mbutuhake medan magnet sing kuwat lan ora bisa ngasilake sumber mikro. Pendekatan liyane sing njanjeni adhedhasar sistem kamera geometris sing nggunakake medan magnet buatan kanggo ngasilake negara spin-split foton ing ruang momentum.
Sayange, pengamatan sadurunge negara pamisah spin banget gumantung ing mode panyebaran faktor massa sing kurang, sing nyebabake kendala sing ora becik ing koherensi spasial lan temporal sumber. Pendekatan iki uga diganggu dening sifat sing dikontrol spin saka bahan laser-gain blocky, sing ora bisa utawa ora gampang digunakake kanggo ngontrol kanthi aktif.sumber cahya, utamane yen ora ana medan magnet ing suhu kamar.
Kanggo nggayuh negara pemisahan spin-Q dhuwur, peneliti nggawe kisi-kisi spin fotonik kanthi simetri sing beda-beda, kalebu inti kanthi asimetri inversi lan amplop simetris inversi sing digabungake karo lapisan tunggal WS2, kanggo ngasilake lembah spin sing dibatasi lateral. Kisi asimetris invers dhasar sing digunakake dening peneliti nduweni rong sifat penting.
Vektor kisi timbal balik gumantung spin sing bisa dikontrol sing disebabake dening variasi ruang fase geometris saka nanoporous anisotropik heterogen sing dumadi saka dheweke. Vektor iki mbagi pita degradasi spin dadi rong cabang polarisasi spin ing ruang momentum, sing dikenal minangka efek Rushberg fotonik.
Sepasang negara kaiket Q simetris (kuasi) dhuwur ing kontinum, yaiku ± K(Brillouin band Angle) lembah spin foton ing pinggir cabang pamisah spin, mbentuk superposisi sing koheren kanthi amplitudo sing padha.
Profesor Koren nyathet: "Kita nggunakake monolides WS2 minangka bahan gain amarga disulfida logam transisi band-gap langsung iki nduweni pseudo-spin lembah sing unik lan wis diteliti sacara ekstensif minangka operator informasi alternatif ing elektron lembah. Khususé, ± K' excitons lembah (sing mancaraken ing wangun planar spin-polarized dipole emitters) bisa selektif bungah dening spin-polarized cahya miturut aturan pilihan comparison lembah, saéngga aktif ngontrol spin free magnetic.sumber optik.
Ing microcavity lembah spin terpadu siji-lapisan, excitons ± K 'lembah ditambahake menyang negara lembah spin ± K dening polarisasi cocog, lan laser exciton muter ing suhu kamar temen maujud dening saran cahya kuwat. Ing wektu sing padha, inglasermekanisme drive pisanan fase-independen ± K 'lembah excitons kanggo nemokake negara mundhut minimal saka sistem lan re-ngadegake korélasi kunci-in adhedhasar phase geometris ngelawan ± K muter lembah.
Lembah koherensi mimpin dening mekanisme laser iki ngilangake perlu kanggo dipatèni suhu kurang saka buyar intermiten. Kajaba iku, kahanan mundhut minimal saka laser monolayer Rashba bisa dimodulasi kanthi polarisasi pompa linier (bunder), sing nyedhiyakake cara kanggo ngontrol intensitas laser lan koherensi spasial.
Profesor Hasman nerangake: "Ing dicethakakéfotonikefek Rashba lembah muter menehi mekanisme umum kanggo mbangun sumber optik muter lumahing-emitting. Koherensi lembah sing dituduhake ing microcavity lembah spin terintegrasi siji-lapisan ndadekake kita luwih cedhak kanggo nggayuh entanglement informasi kuantum antarane ± K' excitons lembah liwat qubits.
Kanggo wektu sing suwe, tim kita wis ngembangake optik spin, nggunakake spin foton minangka alat sing efektif kanggo ngontrol prilaku gelombang elektromagnetik. Ing 2018, kasengsem karo pseudo-spin lembah ing bahan rong dimensi, kita miwiti proyek jangka panjang kanggo neliti kontrol aktif sumber optik spin skala atom tanpa ana medan magnet. Kita nggunakake model cacat phase Semono uga Sindhunata non-lokal kanggo ngatasi masalah njupuk phase geometris koheren saka exciton lembah siji.
Nanging, amarga lack of mekanisme sinkronisasi kuwat antarane excitons, superposition koheren dhasar saka macem-macem excitons lembah ing Rashuba sumber cahya siji-lapisan sing wis ngrambah tetep unsolved. Masalah iki menehi inspirasi kanggo mikir babagan model Rashuba foton Q dhuwur. Sawise nginovasi metode fisik anyar, kita wis ngetrapake laser siji-lapisan Rashuba sing diterangake ing kertas iki.
Prestasi iki mbukak dalan kanggo nyinaoni fenomena korélasi spin sing koheren ing lapangan klasik lan kuantum, lan mbukak cara anyar kanggo riset dhasar lan nggunakake piranti optoelektronik spintronik lan fotonik.