Eng nei Welt vun optoelektroneschen Apparater

Eng nei Welt vunoptoelektronesch Apparater

Fuerscher vum Technion-Israel Institute of Technology hunn eng kohärent kontrolléiert Spin entwéckeltoptesche Laserbaséiert op enger eenzeger Atomschicht. Dës Entdeckung gouf méiglech gemaach duerch eng kohärent spin-ofhängeg Interaktioun tëscht enger eenzeger Atomschicht an engem horizontal beschränkten photonesche Spingitter, deen en héich-Q-Spindall duerch Rashaba-Typ Spinsplittung vu Photonen vu gebonnenen Zoustänn am Kontinuum ënnerstëtzt.
D'Resultat, dat an der Zäitschrëft Nature Materials publizéiert an an der Fuerschungsbriefing ervirgehuewen ass, mécht de Wee fräi fir d'Studie vu kohärente spin-bezogenen Phänomener a klasseschen aQuantesystemer, an eröffnet nei Weeër fir fundamental Fuerschung an Uwendungen vum Elektronen- a Photonenspinn an optoelektroneschen Apparater. Déi optesch Spinquell kombinéiert de Photonenmodus mam Elektroneniwwergang, wat eng Method fir d'Studie vum Spininformatiounsaustausch tëscht Elektronen a Photonen an d'Entwécklung vun fortgeschrattenen optoelektroneschen Apparater ubitt.

Optesch Mikrokavitéite vum Spindall gi konstruéiert andeems photonesch Spingitter mat Inversiounsasymmetrie (giel Kärregioun) an Inversiounssymmetrie (cyan Mantelregioun) verbonne ginn.
Fir dës Quellen ze bauen, ass eng Viraussetzung d'Spindegeneratioun tëscht zwou géigeniwwerléiende Spinzoustänn am Photon- oder Elektronendeel ze eliminéieren. Dëst gëtt normalerweis erreecht andeems e Magnéitfeld ënner engem Faraday- oder Zeeman-Effekt ugewannt gëtt, obwuel dës Methoden normalerweis e staarkt Magnéitfeld erfuerderen a keng Mikroquell produzéiere kënnen. En anere villverspriechenden Usaz baséiert op engem geometresche Kamerasystem, dat e künstlecht Magnéitfeld benotzt fir Spin-Split-Zoustänn vu Photonen am Impulsraum ze generéieren.
Leider hunn fréier Observatioune vu Spin-Split-Zoustänn sech staark op Ausbreedungsmodi mat nidderegem Massefaktor baséiert, déi negativ Restriktiounen op d'räumlech an zäitlech Kohärenz vun de Quellen opwerfen. Dësen Usaz gëtt och duerch déi spin-kontrolléiert Natur vu blockéierte Laser-Gewënn-Materialien behënnert, déi net oder net einfach benotzt kënne ginn, fir aktiv ze kontrolléieren.Liichtquellen, besonnesch wann et keng Magnéitfelder bei Raumtemperatur gëtt.
Fir Spin-Splitting-Zoustänn mat héijem Q-Wäert z'erreechen, hunn d'Fuerscher photonesch Spingitter mat verschiddene Symmetrien konstruéiert, dorënner e Kär mat Inversiounsasymmetrie an eng inversiounssymmetresch Enveloppe, déi mat enger WS2-Eenzelschicht integréiert ass, fir lateral beschränkt Spindäller ze produzéieren. Dat grondleeënd invers asymmetrescht Gitter, dat vun de Fuerscher benotzt gëtt, huet zwou wichteg Eegeschaften.
De kontrolléierbare spin-ofhängege géigesäitege Gittervektor, deen duerch d'geometresch Phasenraumvariatioun vun den heterogenen anisotropen Nanoporen, déi aus hinnen zesummegesat sinn, verursaacht gëtt. Dëse Vektor deelt d'Spin-Degradatiounsband an zwou spin-polariséiert Branchen am Impulsraum op, bekannt als de photonesche Rushberg-Effekt.
E puer symmetresch (quasi) gebonnen Zoustänn mat héijem Q-Wäert am Kontinuum, nämlech ±K (Brillouin-Bandwinkel) Photonen-Spin-Däll um Rand vu Spin-Splitting-Äscht, bilden eng kohärent Superpositioun mat gläichen Amplituden.
Professer Koren huet bemierkt: „Mir hunn d'WS2-Monoliden als Verstärkungsmaterial benotzt, well dësen direkten Bandlück-Iwwergangsmetalldisulfid en eenzegaartegen Dall-Pseudo-Spin huet a grëndlech als alternativen Informatiounsdréier an Dall-Elektronen ënnersicht gouf. Speziell kënnen hir ±K 'Dall-Exzitonen (déi a Form vu planare spin-polariséierten Dipol-Emitter ausstralen) selektiv duerch spin-polariséiert Liicht no Dallvergläichs-Selektiounsregelen ugereegt ginn, wouduerch e magnetesch fräie Spin aktiv kontrolléiert gëtt.“optesch Quell.
An enger eenschichteger integréierter Spin-Dall-Mikrokavitéit sinn d'±K'-Dall-Exzitonen duerch Polarisatiounsanpassung mam ±K-Spin-Dall-Zoustand gekoppelt, an de Spin-Exciton-Laser gëtt bei Raumtemperatur duerch staarkt Liichtfeedback realiséiert. Gläichzäiteg ass denLaserDe Mechanismus dréckt déi ufanks phasenonofhängeg ±K 'Dall-Exzitonen un, fir den Zoustand vum minimale Verloscht vum System ze fannen an d'Lock-in-Korrelatioun baséiert op der geometrescher Phase vis-à-vis vum ±K-Spindall nei z'etabléieren.
D'Dallkohärenz, déi vun dësem Lasermechanismus ugedriwwe gëtt, eliminéiert d'Noutwendegkeet fir d'Ënnerdréckung vun der intermittéierender Streuung bei niddreger Temperatur. Zousätzlech kann den Zoustand vum minimale Verloscht vum Rashba-Monolagerlaser duerch linear (kreesfërmeg) Pompelpolariséierung moduléiert ginn, wat eng Méiglechkeet bitt, d'Lasertetensitéit an d'räumlech Kohärenz ze kontrolléieren.
Professer Hasman erkläert: „Déi opgedecktphotoneschDe Spin-Dall-Rashba-Effekt bitt e generelle Mechanismus fir de Konstruktioun vun Uewerflächen-emittéierende Spin-optesche Quellen. D'Dallkohärenz, déi an enger eenschichteger integréierter Spin-Dall-Mikrokavitéit demonstréiert gëtt, bréngt eis ee Schrëtt méi no un d'Erreeche vun enger Quanteninformatiounsverschränkung tëscht ±K 'Dall-Exzitonen iwwer Qubits.
Eis Equipe entwéckelt zënter laanger Zäit Spinoptik, andeems se Photonenspinn als effektivt Instrument fir d'Kontroll vum Verhale vun elektromagnetesche Wellen benotzt. Am Joer 2018, faszinéiert vum Dall-Pseudo-Spin an zweedimensionalen Materialien, hu mir e laangfristege Projet gestart fir d'aktiv Kontroll vun optesche Spinquellen op atomarer Skala an der Ofwiesenheet vu Magnéitfelder z'ënnersichen. Mir benotzen de net-lokale Berry-Phasendefektmodell fir d'Problem vun der Erhaalung vun enger kohärenter geometrescher Phas aus engem eenzegen Dall-Exciton ze léisen.
Wéinst dem Manktem un engem staarke Synchroniséierungsmechanismus tëscht Exzitonen bleift déi fundamental kohärent Superpositioun vu multiple Dall-Exzitonen an der Rashuba Eenzelschicht-Liichtquell, déi erreecht gouf, ongeléist. Dëst Problem inspiréiert eis, iwwer de Rashuba-Modell vu Photonen mat héijem Q nozedenken. Nodeems mir nei physikalesch Methoden innovativ entwéckelt hunn, hu mir de Rashuba Eenzelschicht-Laser implementéiert, deen an dëser Aarbecht beschriwwe gëtt.
Dës Leeschtung mécht de Wee fräi fir d'Studie vu kohärente Spinkorrelatiounsphänomener a klasseschen a Quantefelder, a mécht en neie Wee fir d'Grondfuerschung an d'Benotzung vu spintroneschen an photoneschen optoelektroneschen Apparater.