En ny värld av optoelektroniska enheter

En ny värld avoptoelektroniska enheter

Forskare vid Technion-Israel Institute of Technology har utvecklat en sammanhängande kontrollerad snurroptisk laserBaserat på ett enda atomlager. Denna upptäckt möjliggjordes genom en sammanhängande spinnberoende interaktion mellan ett enda atomlager och en horisontellt begränsad fotonisk spinngitter, som stöder en hög-Q-spinndal genom Rashaba-typ splittring av fotoner av bundna tillstånd i kontinuummet.
Resultatet, som publiceras i naturmaterial och framhävs i sin forskningsöversikt, banar vägen för studien av sammanhängande spinnrelaterade fenomen i klassiska ochkvantsystemoch öppnar nya vägar för grundläggande forskning och tillämpningar av elektron- och fotonspinn i optoelektroniska enheter. Spin Optical Source kombinerar fotonläget med elektronövergången, som ger en metod för att studera spinninformationsutbytet mellan elektroner och fotoner och utveckla avancerade optoelektroniska enheter.

Spin Valley Optiska mikrokaviteter konstrueras genom att gränsa fotoniska spinngitter med inversionsasymmetri (gul kärnregion) och inversionsymmetri (Cyan -klädregion).
För att bygga dessa källor är en förutsättning att eliminera spindegenerationen mellan två motsatta snurrtillstånd i foton eller elektrondel. Detta uppnås vanligtvis genom att applicera ett magnetfält under en Faraday- eller Zeeman -effekt, även om dessa metoder vanligtvis kräver ett starkt magnetfält och inte kan producera en mikrosource. Ett annat lovande tillvägagångssätt är baserat på ett geometriskt kamerasystem som använder ett konstgjort magnetfält för att generera spin-split-tillstånd av fotoner i momentumutrymme.
Tyvärr har tidigare observationer av sples split-tillstånd förlitat sig starkt på förökningslägen med låg massa faktor, som sätter negativa begränsningar för den rumsliga och temporära sammanhållningen av källor. Detta tillvägagångssätt hindras också av den snurrkontrollerade naturen hos blockerade laserproblemmaterial, som inte lätt kan användas för att aktivt kontrolleraljuskällor, särskilt i frånvaro av magnetfält vid rumstemperatur.
För att uppnå hög-Q-spin-splitting-tillstånd konstruerade forskarna fotoniska snurrgitter med olika symmetrier, inklusive en kärna med inversionsasymmetri och ett inversionssymmetriskt kuvert integrerat med ett WS2-enskikt, för att producera lateralt begränsade spinndalar. Det grundläggande omvända asymmetriska gitteret som används av forskarna har två viktiga egenskaper.
Den kontrollerbara spinnberoende ömsesidiga gittervektorn orsakad av den geometriska fasutrymmesvariationen av den heterogena anisotropa nanoporösa sammansatta av dem. Denna vektor delar upp snurrnedbrytningsbandet i två spin-polariserade grenar i fart, känd som den fotoniska Rushberg-effekten.
Ett par höga q -symmetriska (kvasi) bundna tillstånd i kontinuummet, nämligen ± k (Brillouin Band Angle) fotonspinnar vid kanten av snurrande grenar, bildar en sammanhängande superposition av lika amplituder.
Professor Koren konstaterade: ”Vi använde WS2 Monolides som förstärkningsmaterial eftersom denna direkta bandgapövergångsmetalldisulfid har en unik Pseudo-spin och har studerats omfattande som ett alternativt informationsbärare i dalelektroner. Specifikt kan deras ± k 'dal excitoner (som strålar i form av plana spin-polariserade dipolemitterare) selektivt upphetsade genom spin-polariserat ljus enligt Valley jämförelsevalsregler, och därmed kontrollerar en magnetiskt fritt snurroptisk källa.
I en enskiktsintegrerad spinndalmikrokavitet kopplas ± k 'dal excitonerna till ± k spin dalstillståndet genom polarisationsmatchning, och spin exciton laser vid rumstemperatur realiseras genom stark lätt återkoppling. SamtidigtlaserMekanismen driver de ursprungligen fasoberoende ± k 'dalens excitoner för att hitta systemets minsta förlusttillstånd och återupprätta inlåsningskorrelationen baserad på den geometriska fasen mittemot ± K spindalen.
Valley -koherens som drivs av denna lasermekanism eliminerar behovet av låg temperaturundertryckning av intermittent spridning. Dessutom kan minsta förlusttillstånd för Rashba -monolagslasern moduleras genom linjär (cirkulär) pumppolarisering, vilket ger ett sätt att kontrollera laserintensitet och rumslig sammanhållning. ”
Professor Hasman förklarar: ”Det avslöjadefotoniskSpin Valley Rashba-effekten ger en allmän mekanism för att konstruera ytemitterande spinnoptiska källor. Dalkoherensen som demonstreras i en enskiktsintegrerad Spin Valley-mikrokavitet ger oss ett steg närmare att uppnå kvantinformation mellan ± k 'dal excitoner via qubits.
Under lång tid har vårt team utvecklat spinnoptik och använt Photon Spin som ett effektivt verktyg för att kontrollera beteendet hos elektromagnetiska vågor. Under 2018, fascinerad av Valley Pseudo-spin i tvådimensionella material, inledde vi ett långsiktigt projekt för att undersöka den aktiva kontrollen av atomskaliga spinnoptiska källor i frånvaro av magnetfält. Vi använder den icke-lokala bärfasdefektmodellen för att lösa problemet med att få en sammanhängande geometrisk fas från en enda dal exciton.
På grund av bristen på en stark synkroniseringsmekanism mellan excitoner förblir emellertid den grundläggande sammanhängande superpositionen av flera dal excitoner i Rashuba enskikts ljuskälla som har uppnåtts olöst. Detta problem inspirerar oss att tänka på Rashuba -modellen för höga Q -fotoner. Efter att ha förnyat nya fysiska metoder har vi implementerat Rashuba-enskiktslasern som beskrivs i denna artikel. ”
Denna prestation banar vägen för studien av sammanhängande spinnkorrelationsfenomen i klassiska och kvantfält och öppnar ett nytt sätt för grundforskningen och användningen av spintronic och fotoniska optoelektroniska enheter.