Жаңа әлемоптоэлектронды құрылғылар
Технион-Израиль технологиялық институтының зерттеушілері когерентті басқарылатын айналдыруды жасадыоптикалық лазербір атомдық қабатқа негізделген.Бұл ашылу континуумдағы байланысқан күйлердің фотондарының Рашаба типті спиндік бөлінуі арқылы жоғары Q-спиндік алқапты қолдайтын бір атомдық қабат пен көлденең шектелген фотонды спиндік тор арасындағы когерентті спинге тәуелді өзара әрекеттесу арқылы мүмкін болды.
Табиғат материалдарында жарияланған және оның зерттеу қысқаша баяндамасында атап көрсетілген нәтиже классикалық және спине байланысты когерентті құбылыстарды зерттеуге жол ашады.кванттық жүйелер, және оптоэлектрондық құрылғыларда электронды және фотондық спинді іргелі зерттеулер мен қолдану үшін жаңа жолдар ашады.Спиндік оптикалық көз электрондар мен фотондар арасындағы спиндік ақпарат алмасуды зерттеу және жетілдірілген оптоэлектрондық құрылғыларды әзірлеу әдісін қамтамасыз ететін фотон режимін электронды ауысумен біріктіреді.
Айналдыру алқабының оптикалық микроқуыстары инверсиялық асимметриямен (сары ядро аймағы) және инверсиялық симметриямен (көгілдір қаптама аймағы) фотонды спиндік торларды өзара байланыстыру арқылы құрастырылады.
Бұл көздерді құру үшін фотон немесе электрон бөлігіндегі екі қарама-қарсы спин күйі арасындағы спиннің деградациясын жою міндетті шарт болып табылады.Бұған әдетте Фарадей немесе Зееман эффектісімен магнит өрісін қолдану арқылы қол жеткізіледі, дегенмен бұл әдістер әдетте күшті магнит өрісін қажет етеді және микрокөзді шығара алмайды.Тағы бір перспективалы тәсіл импульстік кеңістікте фотондардың спин-бөлінетін күйлерін жасау үшін жасанды магнит өрісін пайдаланатын геометриялық камера жүйесіне негізделген.
Өкінішке орай, спиннің бөліну күйлерін бұрынғы бақылаулар көздердің кеңістіктік және уақыттық когеренттілігіне қолайсыз шектеулер қоятын төмен массалық фактордың таралу режимдеріне қатты сүйенді.Бұл тәсіл белсенді басқару үшін оңай қолданыла алмайтын немесе оңай пайдаланылмайтын блокты лазерлік материалдардың айналдырумен басқарылатын сипатымен де кедергі келтіреді.жарық көздері, әсіресе бөлме температурасында магнит өрісі болмаған кезде.
Жоғары Q-спин-бөлу күйлеріне қол жеткізу үшін зерттеушілер әртүрлі симметриялары бар фотонды спиндік торларды, соның ішінде инверсиялық асимметриясы бар ядроны және бір WS2 қабатымен біріктірілген инверсиялық симметриялық конвертті, бүйірлік шектелген спиндік аңғарларды шығару үшін тұрғызды.Зерттеушілер пайдаланатын негізгі кері асимметриялық тордың екі маңызды қасиеті бар.
Олардан тұратын гетерогенді анизотропты нанокеуектілердің геометриялық фазалық кеңістігінің өзгеруіне байланысты басқарылатын спинге тәуелді өзара тор векторы.Бұл вектор спиннің деградация жолағын импульс кеңістігінде екі поляризацияланған тармаққа бөледі, бұл фотоникалық Рушберг эффектісі деп аталады.
Континуумдағы жоғары Q симметриялы (квази) байланысқан күйлер жұбы, атап айтқанда ±K(Бриллоуен жолағы бұрышы) спиндік тармақтардың шетіндегі спиндік аңғарлар бірдей амплитудалардың когерентті суперпозициясын құрайды.
Профессор Корен былай деп атап өтті: «Біз WS2 монолидтерін күшейту материалы ретінде пайдаландық, өйткені бұл тікелей жолақ аралығымен ауысатын металл дисульфидінің бірегей аңғарлық псевдо-спині бар және аңғар электрондарында баламалы ақпарат тасымалдаушысы ретінде кеңінен зерттелген.Атап айтқанда, олардың ±K 'алқапты экситондары (жазық спин-поляризацияланған дипольді эмитенттер түрінде сәулеленетін) алқапты салыстыру таңдау ережелеріне сәйкес спин-поляризацияланған жарықпен таңдамалы түрде қоздырылуы мүмкін, осылайша магниттік еркін айналдыруды белсенді түрде басқарады.оптикалық көз.
Бірқабатты біріктірілген спиндік алқап микроқуыста ±K 'алаңының экситондары поляризация сәйкестігі арқылы ±K спиндік алқап күйіне қосылады және бөлме температурасындағы спиндік қоздырғыш лазері күшті жарық кері байланысымен жүзеге асырылады.Сонымен бірге,лазермеханизм жүйенің ең аз жоғалту күйін табу және ±K айналу алқабына қарама-қарсы геометриялық фаза негізінде құлыптау корреляциясын қалпына келтіру үшін бастапқы фазадан тәуелсіз ±K 'алқап қозғыштарын қозғайды.
Осы лазерлік механизммен басқарылатын алқап когеренттілігі үзік-үзік шашырауды төмен температурада басу қажеттілігін жояды.Сонымен қатар, Rashba моноқабатты лазерінің ең аз жоғалту күйі лазердің қарқындылығы мен кеңістіктік когеренттілігін басқаруға мүмкіндік беретін сызықтық (дөңгелек) сорғы поляризациясы арқылы модуляциялануы мүмкін.
Профессор Хасман былай түсіндіреді: «Ашылғанфотондыspin Valley Рашба эффектісі беттік сәуле шығаратын спиндік оптикалық көздерді құрудың жалпы механизмін қамтамасыз етеді.Бірқабатты біріктірілген спиндік алқап микроқуысында көрсетілген алқап когеренттігі бізді кубиттер арқылы ±K 'алаңының экситондары арасындағы кванттық ақпараттық түйісуге жетуге бір қадам жақындатады.
Ұзақ уақыт бойы біздің команда электромагниттік толқындардың әрекетін басқарудың тиімді құралы ретінде фотонды айналдыруды пайдалана отырып, спиндік оптиканы дамытып келеді.2018 жылы екі өлшемді материалдардағы алқаптың псевдо-спиніне қызығушылық танытып, біз магнит өрістері болмаған кезде атомдық масштабтағы спиндік оптикалық көздерді белсенді басқаруды зерттеу бойынша ұзақ мерзімді жобаны бастадық.Бір аңғарлық экситоннан когерентті геометриялық фазаны алу мәселесін шешу үшін жергілікті емес Берри фазасының ақаулық моделін қолданамыз.
Алайда, экситондар арасында күшті синхрондау механизмінің болмауына байланысты, қол жеткізілген Рашуба бір қабатты жарық көзіндегі бірнеше аңғарлық экситондардың іргелі когерентті суперпозициясы шешілмеген күйінде қалды.Бұл мәселе бізді жоғары Q фотондарының Рашуба моделі туралы ойлауға шабыттандырады.Жаңа физикалық әдістерді енгізгеннен кейін біз осы мақалада сипатталған Рашуба бір қабатты лазерін енгіздік.
Бұл жетістік классикалық және кванттық өрістердегі когерентті спиндік корреляция құбылыстарын зерттеуге жол ашады және спинтрондық және фотоникалық оптоэлектрондық құрылғыларды іргелі зерттеулер мен қолданудың жаңа жолын ашады.
Хабарлама уақыты: 12 наурыз 2024 ж