Оптоэлектрон җайланмаларның яңа дөньясы

Яңа дөньяоптоэлектрон җайланмалар

Technion-Israel технология институты тикшеренүчеләре когерент контрольдә тотылган әйләнү ысулын эшләделәр.оптик лазербер атом катламына нигезләнгән. Бу ачыш бер атом катламы һәм горизонталь чикләнгән фотоник спин челтәре арасындагы когерент спинга бәйле үзара бәйләнеш нәтиҗәсендә мөмкин булды, ул континуумдагы бәйләнгән халәтләр фотоннарын Рашаба тибындагы спин бүлү аша югары Q спин үзәнлеген тәэмин итә.
Nature Materials журналында бастырылган һәм аның тикшеренү кыскача эчтәлегендә яктыртылган нәтиҗә классик һәмквант системалары, һәм оптоэлектрон җайланмаларда электрон һәм фотон спинын фундаменталь тикшеренүләр һәм куллану өчен яңа юллар ача. Спин оптик чыганагы фотон режимын электрон күчү белән берләштерә, бу электроннар һәм фотоннар арасында спин мәгълүмат алмашуын өйрәнү һәм алдынгы оптоэлектрон җайланмалар эшләү ысулын тәэмин итә.

Спин үзәнлеге оптик микрокуышлыклары фотоник спин рәшәткәләрен инверсия асимметриясе (сары үзәк өлкәсе) һәм инверсия симметриясе (зәңгәрсу каплау өлкәсе) белән тоташтыру юлы белән төзелә.
Бу чыганакларны төзү өчен, фотон яки электрон өлешендә ике капма-каршы спин халәте арасындагы спин дегенерациясен бетерү зарур. Моңа гадәттә Фарадей яки Зееман эффекты астында магнит кырын куллану юлы белән ирешелә, гәрчә бу ысуллар гадәттә көчле магнит кырын таләп итсә дә һәм микрочыганак тудыра алмаса да. Тагын бер өметле ысул - импульс киңлегендә фотоннарның спин-бүлен халәтләрен булдыру өчен ясалма магнит кырын кулланучы геометрик камера системасына нигезләнгән.
Кызганычка каршы, спин бүленгән халәтләрнең элеккеге күзәтүләре түбән массалы фактор таралу режимнарына нык таянган, бу чыганакларның киңлек һәм вакыт когерентлыгына тискәре чикләүләр куя. Бу ысул шулай ук ​​блоклы лазер көчәйтү материалларының спин белән идарә ителә торган табигате белән дә тоткарлана, аларны актив контрольдә тоту өчен кулланып булмый яки җиңел генә булмый.яктылык чыганаклары, бигрәк тә бүлмә температурасында магнит кырлары булмаганда.
Югары Q спин-бүлү халәтләренә ирешү өчен, тикшеренүчеләр төрле симметрияле фотоник спин челтәрләрен төзеделәр, шул исәптән инверсия асимметрияле үзәк һәм WS2 бер катлам белән интеграцияләнгән инверсия симметрик тышчасы, ян яктан чикләнгән спин үзәнлекләрен булдыру өчен. Тикшеренүчеләр кулланган төп кире асимметрик челтәр ике мөһим үзенчәлеккә ия.
Алардан торган гетероген анизотроп нанокәүсәле матдәләрнең геометрик фаза киңлеге үзгәрүе аркасында килеп чыккан контрольдә тотыла торган спинга бәйле кире бәйләнешле челтәр векторы. Бу вектор спин деградация полосасын импульс киңлегендә ике спин-поляризацияләнгән тармакка бүлә, бу фотоник Рашберг эффекты дип атала.
Континуумдагы югары Q симметрик (квази) бәйләнгән халәтләр пары, атап әйткәндә, спин бүленүче тармаклар кырыендагы ±K (Бриллюэн полосасы почмагы) фотон спин үзәннәре, тигез амплитудалы когерент суперпозиция барлыкка китерә.
Профессор Корен болай дип билгеләп үтте: “Без WS2 монолидларын көчәйтү материалы буларак кулландык, чөнки бу туры зона аралыгы күчеш металлы дисульфиды уникаль үзән псевдо-спинына ия һәм үзән электроннарында альтернатив мәгълүмат йөртүче буларак киң өйрәнелгән. Аерым алганда, аларның ±K 'үзән экситоннары (алар яссы спин-поляризацияләнгән диполь эмиттерлары рәвешендә нурланыш бирә) үзән чагыштыру сайлау кагыйдәләренә туры китереп спин-поляризацияләнгән яктылык белән сайлап кузгатыла ала, шулай итеп магнит буенча ирекле спинны актив рәвештә контрольдә тота ала”.оптик чыганак.
Бер катламлы интегральләштерелгән спин үзәне микрокуышлыгында ±K' үзән экситоннары поляризация туры китерү юлы белән ±K спин үзәне халәтенә тоташа, һәм бүлмә температурасында спин экситон лазеры көчле яктылык кире элемтәсе ярдәмендә гамәлгә ашырыла. Шул ук вакытта,лазермеханизм башта фазадан бәйсез ±K' үзәнлеге экситоннарын системаның минималь югалту халәтен табарга һәм ±K спин үзәнлегенә каршы геометрик фазага нигезләнгән блоклау корреляциясен торгызырга этәрә.
Бу лазер механизмы ярдәмендә идарә ителә торган үзән когерентылыгы өзек-өзек таралуны түбән температурада бастыру зарурлыгын бетерә. Моннан тыш, Rashba монокатламлы лазерының минималь югалту халәтен сызыклы (түгәрәк) насос поляризациясе белән модуляцияләргә мөмкин, бу лазер интенсивлыгын һәм киңлек когерентын контрольдә тоту ысулын тәэмин итә.
Профессор Хасман болай дип аңлата: "Ачылганфотоникспин үзәне Рашба эффекты өслек нурланышы спин оптик чыганакларын төзү өчен гомуми механизм тәэмин итә. Бер катламлы интеграль спин үзәне микрокуышлыгында күрсәтелгән үзән когеренты безне кубитлар аша ±K 'үзән экситоннары арасында квант мәгълүматы тоташуына бер адым якынайта.
Озак вакыт дәвамында безнең команда спин оптикасын эшләп чыгара, фотон спинын электромагнит дулкыннарның үз-үзен тотышын контрольдә тоту өчен нәтиҗәле корал буларак куллана. 2018 елда, ике үлчәмле материаллардагы үзән псевдо-спины белән кызыксынып, без магнит кырлары булмаганда атом масштабындагы спин оптик чыганакларын актив контрольдә тотуны тикшерү өчен озак вакытлы проект башладык. Бер үзән экситоныннан когерент геометрик фаза алу мәсьәләсен чишү өчен без локаль булмаган Берри фаза дефекты моделен кулланабыз.
Шулай да, экситоннар арасында көчле синхронлаштыру механизмы булмау сәбәпле, Рашуба бер катламлы яктылык чыганагында күп үзән экситоннарының төп когерент суперпозициясе хәл ителмәгән. Бу проблема безне югары Q фотоннарының Рашуба моделе турында уйланырга рухландыра. Яңа физик ысулларны керткәннән соң, без бу мәкаләдә сурәтләнгән Рашуба бер катламлы лазерын гамәлгә ашырдык.”
Бу казаныш классик һәм квант кырларында когерент спин корреляциясе күренешләрен өйрәнүгә юл ача һәм спинтрон һәм фотоник оптоэлектрон җайланмаларны төп тикшерү һәм куллану өчен яңа юл ача.