Byd newydd odyfeisiau optoelectroneg
Mae ymchwilwyr yn Sefydliad Technoleg Technion-Israel wedi datblygu troelli a reolir yn gydlynolLaser Optegolyn seiliedig ar un haen atomig. Gwnaethpwyd y darganfyddiad hwn yn bosibl trwy ryngweithio cydlynol sy'n ddibynnol ar sbin rhwng un haen atomig a dellt troelli ffotonig wedi'i gyfyngu'n llorweddol, sy'n cefnogi dyffryn troelli uchel-Q trwy hollti troelli math rashaba o ffotonau o daleithiau wedi'u rhwymo yn y continwwm.
Mae'r canlyniad, a gyhoeddwyd yn Nature Materials ac a amlygwyd yn ei friff ymchwil, yn paratoi'r ffordd ar gyfer astudio ffenomenau cydlynol sy'n gysylltiedig â troelli mewn clasurol asystemau cwantwm, ac yn agor llwybrau newydd ar gyfer ymchwil sylfaenol a chymwysiadau troelli electronau a ffoton mewn dyfeisiau optoelectroneg. Mae'r ffynhonnell optegol troelli yn cyfuno'r modd ffoton â'r trawsnewidiad electronau, sy'n darparu dull ar gyfer astudio'r cyfnewid gwybodaeth troelli rhwng electronau a ffotonau a datblygu dyfeisiau optoelectroneg datblygedig.
Mae microcavities optegol Spin Valley yn cael eu hadeiladu trwy ryngwynebu delltau troelli ffotonig gydag anghymesuredd gwrthdroad (rhanbarth craidd melyn) a chymesuredd gwrthdroad (rhanbarth cladin cyan).
Er mwyn adeiladu'r ffynonellau hyn, rhagofyniad yw dileu'r dirywiad troelli rhwng dwy wladwriaeth sbin gyferbyn yn y rhan ffoton neu electron. Cyflawnir hyn fel arfer trwy gymhwyso maes magnetig o dan effaith Faraday neu Zeeman, er bod y dulliau hyn fel arfer yn gofyn am faes magnetig cryf ac ni allant gynhyrchu microsource. Mae dull addawol arall yn seiliedig ar system gamera geometrig sy'n defnyddio maes magnetig artiffisial i gynhyrchu cyflwr ffotonau sy'n hollti troelli mewn gofod momentwm.
Yn anffodus, mae arsylwadau blaenorol o wladwriaethau hollt troelli wedi dibynnu'n fawr ar ddulliau lluosogi ffactor màs isel, sy'n gosod cyfyngiadau niweidiol ar gydlyniant gofodol ac amserol ffynonellau. Mae'r dull hwn hefyd yn cael ei rwystro gan natur a reolir gan droelli deunyddiau ennill laser blociog, na ellir neu na ellir eu defnyddio'n hawdd i reoli yn weithredolffynonellau golau, yn enwedig yn absenoldeb caeau magnetig ar dymheredd yr ystafell.
Er mwyn cyflawni gwladwriaethau hollti troelli uchel-Q, adeiladodd yr ymchwilwyr delltau troelli ffotonig gyda gwahanol gymesureddau, gan gynnwys craidd ag anghymesuredd gwrthdroad ac amlen gymesur gwrthdroad wedi'i integreiddio â haen sengl WS2, i gynhyrchu cymoedd troelli wedi'u cyfyngu'n ochrol. Mae gan y dellt anghymesur gwrthdro sylfaenol a ddefnyddir gan yr ymchwilwyr ddau eiddo pwysig.
Y fector dellt cilyddol troellog-ddibynnol y gellir ei reoli a achosir gan amrywiad gofod cyfnod geometrig y nanoporous anisotropig heterogenaidd a gyfansoddwyd ohonynt. Mae'r fector hwn yn rhannu'r band diraddio troelli yn ddwy gangen â pholariaidd troelli mewn gofod momentwm, a elwir yn effaith ffotonig Rushberg.
Mae pâr o gyflwr cymesur q uchel (lled) yn rhwymo yn y continwwm, sef ± k (ongl band brillouin) cymoedd troelli ffoton ar ymyl canghennau hollti troelli, yn ffurfio arosodiad cydlynol o amplitudes cyfartal.
Nododd yr Athro Koren: “Fe ddefnyddion ni’r WS2 monolidau fel y deunydd ennill oherwydd bod gan y disulfide metel pontio band uniongyrchol hwn ffug-droelli dyffryn unigryw ac mae wedi cael ei astudio’n helaeth fel cludwr gwybodaeth amgen yn Valley Electronau. Yn benodol, gall eu excitonau dyffryn ± k '(sy'n pelydru ar ffurf allyrwyr dipole troelli-polareiddio planar) gael eu cyffroi yn ddetholus gan olau troellog-polareiddio yn unol â rheolau dewis cymhariaeth y dyffryn, a thrwy hynny reoli mynd atiFfynhonnell Optegol.
Mewn microcavity dyffryn troelli integredig un haen, mae'r excitonau dyffryn ± k 'wedi'u cyplysu â chyflwr ± k troelli dyffryn trwy baru polareiddio, ac mae'r laser exciton troelli ar dymheredd ystafell yn cael ei wireddu gan adborth ysgafn cryf. Ar yr un pryd, mae'rlaserMae mecanwaith yn gyrru'r excitonau dyffryn ± k 'cyfnod-annibynnol i ddechrau i ddod o hyd i gyflwr colled leiaf y system ac ailsefydlu'r gydberthynas cloi i mewn yn seiliedig ar y cyfnod geometrig gyferbyn â'r dyffryn troelli ± K.
Mae cydlyniant y dyffryn sy'n cael ei yrru gan y mecanwaith laser hwn yn dileu'r angen am atal tymheredd isel o wasgariad ysbeidiol. Yn ogystal, gellir modiwleiddio cyflwr colled lleiaf y laser monolayer Rashba trwy bolareiddio pwmp llinol (cylchol), sy'n darparu ffordd i reoli dwyster laser a chydlyniant gofodol. ”
Eglura’r Athro Hasman: “Y datgelwydffotonigMae Effaith Rashba Spin Valley yn darparu mecanwaith cyffredinol ar gyfer adeiladu ffynonellau optegol troelli sy'n allyrru wyneb. Mae cydlyniant y dyffryn a ddangosir mewn microcavity integredig un haen yn dod â microcavity dyffryn integredig un cam yn nes at gyflawni ymgysylltiad gwybodaeth cwantwm rhwng ± k 'excitons cwm trwy qubits.
Am amser hir, mae ein tîm wedi bod yn datblygu opteg troelli, gan ddefnyddio troelli ffoton fel offeryn effeithiol ar gyfer rheoli ymddygiad tonnau electromagnetig. Yn 2018, wedi ei swyno gan ffug-droelli’r Valley mewn deunyddiau dau ddimensiwn, dechreuon ni brosiect tymor hir i ymchwilio i reolaeth weithredol ffynonellau optegol troelli ar raddfa atomig yn absenoldeb meysydd magnetig. Rydym yn defnyddio'r model nam cyfnod aeron nad yw'n lleol i ddatrys y broblem o gael cyfnod geometrig cydlynol o exciton un dyffryn.
Fodd bynnag, oherwydd diffyg mecanwaith cydamseru cryf rhwng excitonau, mae arosodiad cydlynol sylfaenol excitonau dyffryn lluosog yn ffynhonnell golau un haen Rashuba sydd wedi'i gyflawni yn parhau i fod heb ei ddatrys. Mae'r broblem hon yn ein hysbrydoli i feddwl am fodel Rashuba o ffotonau Q uchel. Ar ôl arloesi dulliau corfforol newydd, rydym wedi gweithredu laser un haen Rashuba a ddisgrifir yn y papur hwn. ”
Mae'r cyflawniad hwn yn paratoi'r ffordd ar gyfer astudio ffenomenau cydberthynas troelli cydlynol mewn meysydd clasurol a cwantwm, ac mae'n agor ffordd newydd ar gyfer ymchwil sylfaenol a defnyddio dyfeisiau optoelectroneg spintronig a ffotonig.
Amser Post: Mawrth-12-2024