Eine neue Welt von optoelektronischen Geräten

Eine neue Welt vonOptoelektronische Geräte

Forscher des Technion-Israel Institute of Technology haben einen kohärent kontrollierten Spin entwickeltOptischer LaserBasierend auf einer einzelnen Atomschicht. Diese Entdeckung wurde durch eine kohärente spinabhängige Wechselwirkung zwischen einer einzelnen Atomschicht und einem horizontal eingeschränkten photonischen Spingitter ermöglicht, das ein Hoch-Q-Spin-Tal durch Spinspaltung von Rashaba-Typen von Photonen von gebundenen Zuständen im Kontinuum unterstützt.
Das in Naturmaterial veröffentlichte und in seinem Forschungsauftrag hervorgehobene Ergebnis ebnet den Weg für die Untersuchung von kohärenten Spin-verwandten Phänomenen in klassischem undQuantensystemeund eröffnet neue Wege für grundlegende Forschung und Anwendungen von Elektronen- und Photonenspin in optoelektronischen Geräten. Die optische Spin -Quelle kombiniert den Photonenmodus mit dem Elektronenübergang, der eine Methode zur Untersuchung des Spin -Informationsaustauschs zwischen Elektronen und Photonen und der Entwicklung fortschrittlicher optoelektronischer Geräte bietet.

OPTISCHE MIKRETICAL -MICROCAVITÄTEN werden durch Schnittstellen von photonischen Spingitter mit Inversionsasymmetrie (gelber Kernregion) und Inversionssymmetrie (Cyan -Cladding -Region) konstruiert.
Um diese Quellen aufzubauen, besteht eine Voraussetzung darin, die Spin -Entartung zwischen zwei gegenüberliegenden Spinzuständen im Photon- oder Elektronenteil zu beseitigen. Dies wird normalerweise durch die Anwendung eines Magnetfeldes unter einem Faraday- oder Zeeman -Effekt erreicht, obwohl diese Methoden normalerweise ein starkes Magnetfeld erfordern und keine Mikrosource erzeugen können. Ein weiterer vielversprechender Ansatz basiert auf einem geometrischen Kamerasystem, das ein künstliches Magnetfeld verwendet, um Spin-Split-Zustände von Photonen im Impulsraum zu erzeugen.
Leider haben sich frühere Beobachtungen von Spin-Split-Zuständen stark auf die Ausbreitungsmodi mit geringer Massenfaktor beruhen, die nachteilige Einschränkungen für die räumliche und zeitliche Kohärenz von Quellen auferlegen. Dieser Ansatz wird auch durch die mit Spin kontrollierte Natur blockiger Laserverbindungsmaterialien behindert, die nicht einfach zur aktiven Kontrolle verwendet werden können oder nicht.Lichtquellenbesonders in Abwesenheit von Magnetfeldern bei Raumtemperatur.
Um mit hohem Q-Spinspalterungszustände zu erzielen, konstruierten die Forscher photonische Spingitter mit unterschiedlichen Symmetrien, einschließlich eines Kerns mit Inversionsasymmetrie und einer in einer WS2-Einzelschicht integrierten Inversionshülle, um lateral beschränkte Spin-Talleys zu erzeugen. Das von den Forschern verwendete grundlegende inverse asymmetrische Gitter hat zwei wichtige Eigenschaften.
Der kontrollierbare spinabhängige wechselseitige Gittervektor, der durch die geometrische Phasenraumvariation der heterogenen anisotropen nanoporous aus ihnen bestehenden heterogenen anisotropen Nanopors verursacht wird. Dieser Vektor teilt das Spin-Abbauband in zwei spinpolarisierte Zweige im Impulsraum auf, die als photonischer Rushberg-Effekt bekannt sind.
Ein Paar von hohen q -symmetrischen (quasi) gebundenen Zuständen im Kontinuum, nämlich ± K (Brillouin -Bandwinkel) Photonenspintälle am Rand der Spinspaltungszweige, bilden eine kohärente Superposition der gleichen Amplituden.
Professor Koren bemerkte: „Wir haben die WS2-Monolides als Gewinnmaterial verwendet, weil dieses Direktlap-Übergangsmetalldisulfid über ein einzigartiges Valley-Pseudo-Spin verfügt und in Valley-Elektronen ausführlich als alternativer Informationsträger untersucht wurde. Insbesondere können ihre ± k 'Valley-Exzitonen (die in Form von planar-spinpolarisierten Dipolemittern ausstrahlen) selektiv durch Spinpolarisiertes Licht gemäß den Regeln zur Auswahl der Valley-Vergleiche angeregt werden, wodurch ein magnetisch freier Spin aktiv gesteuert wirdoptische Quelle.
In einer einschichtigen integrierten Spin Valley-Mikrokavität werden die Exzitonen von ± k 'Valley durch Polarisationsanpassung an den ± K-Spin-Tal-Zustand gekoppelt, und der Spin-Exzitonlaser bei Raumtemperatur wird durch starkes leichte Feedback realisiert. Gleichzeitig dieLaserDer Mechanismus treibt die anfangs phasenunabhängigen ± k'-Tal-Exzitonen an, um den Mindestverlustzustand des Systems zu finden und die Lock-In-Korrelation auf der Grundlage der geometrischen Phase gegenüber dem ± K-Spin-Tal wieder herzustellen.
Die durch diesen Lasermechanismus angetriebene Valley -Kohärenz beseitigt die Notwendigkeit einer niedrigen Temperaturunterdrückung der intermittierenden Streuung. Darüber hinaus kann der Mindestverlustzustand des Rashba -Monoschichtlasers durch lineare (kreisförmige) Pumppolarisation moduliert werden, was eine Möglichkeit zur Steuerung der Laserintensität und der räumlichen Kohärenz bietet. “
Professor Hasman erklärt: „Die enthülltenphotonischSpin Valley Rashba-Effekt bietet einen allgemeinen Mechanismus zum Bau von optischen Spin-Quellen mit Oberflächen. Die in einer integrierte einschichtige Spin Valley-Mikrokavität gezeigte Talkohärenz bringt uns einen Schritt näher der Erreichung der Quanteninformation zwischen ± K 'Valley-Exzitonen über Qubits.
Unser Team entwickelt seit langem Spin -Optik mit Photonspin als wirksames Werkzeug zur Kontrolle des Verhaltens elektromagnetischer Wellen. Im Jahr 2018, fasziniert vom Valley Pseudo-Spin in zweidimensionalen Materialien, begannen wir ein langfristiges Projekt, um die aktive Kontrolle von Spin-optischen Quellen im Atommaßstab in Abwesenheit von Magnetfeldern zu untersuchen. Wir verwenden das nicht-lokale Berry-Phasenfehlermodell, um das Problem der Erlangung einer kohärenten geometrischen Phase aus einem einzigen Tal Exciton zu lösen.
Aufgrund des Fehlens eines starken Synchronisationsmechanismus zwischen Exzitonen bleibt jedoch die grundlegende kohärente Überlagerung mehrerer Tal-Exzitonen in der Rashuba-Einzelschicht-Lichtquelle, die erreicht wurde, ungelöst. Dieses Problem inspiriert uns, über das Rashuba -Modell mit hohen Q -Photonen nachzudenken. Nach der Innovation neuer physischer Methoden haben wir den in diesem Artikel beschriebenen Rashuba-Einzelschichtlaser implementiert. “
Diese Leistung ebnet den Weg für die Untersuchung der kohärenten Spin -Korrelationsphänomene in klassischen und quantenfeldern und eröffnet eine neue Möglichkeit für die Grundlagenforschung und Verwendung von spintronischen und photonischen optoelektronischen Geräten.