Un novo mundo de dispositivos optoelectrónicos

Un novo mundo deDispositivos optoelectrónicos

Os investigadores do Instituto Technion-Israel de tecnoloxía desenvolveron un xiro controlado coherentementeLáser ópticobaseado nunha única capa atómica. Este descubrimento foi posible por unha interacción coherente dependente do spin entre unha única capa atómica e unha enreza de xiro fotónico limitada horizontalmente, que admite un val de rotación de alto Q a través de división de spin de tipo Rashaba de fotóns de estados unidos no continuo.
O resultado, publicado nos materiais da natureza e resaltado no seu breve informe, abre o camiño para o estudo de fenómenos relacionados co xiro coherente en clásico eSistemas cuánticos, e abre novas vías para a investigación fundamental e as aplicacións de xiro de electróns e fotóns en dispositivos optoelectrónicos. A fonte óptica de xiro combina o modo fotón coa transición de electróns, que proporciona un método para estudar o intercambio de información de xiro entre electróns e fotóns e desenvolver dispositivos optoelectrónicos avanzados.

As microcavidades ópticas de Spin Valley constrúense mediante a interface de enreixas de rotación fotónica con asimetría de inversión (rexión do núcleo amarelo) e simetría de inversión (rexión de revestimento cyan).
Para construír estas fontes, un requisito previo é eliminar a dexeneración de xiro entre dous estados de xiro opostos na parte de fotón ou electrón. Normalmente conséguese aplicando un campo magnético baixo un efecto Faraday ou Zeeman, aínda que estes métodos normalmente requiren un campo magnético forte e non poden producir un microsource. Outro enfoque prometedor baséase nun sistema de cámaras xeométricas que usa un campo magnético artificial para xerar estados de spin de fotóns no espazo de impulso.
Por desgraza, as observacións anteriores dos estados divididos de spin dependían bastante dos modos de propagación do factor de baixa masa, que impoñen restricións adversas á coherencia espacial e temporal de fontes. Este enfoque tamén está prexudicado pola natureza controlada por spin de materiais de ganancia láser bloqueados, que non se poden ou non se poden usar facilmente para controlar activamentefontes de luz, especialmente a falta de campos magnéticos a temperatura ambiente.
Para conseguir estados de división de spin de alto Q, os investigadores construíron enreixadas fotónicas con diferentes simetrías, incluído un núcleo con asimetría de inversión e unha envoltura simétrica de inversión integrada cunha capa única WS2, para producir vales de rotación construídos lateralmente. O enreixado asimétrico inverso básico empregado polos investigadores ten dúas propiedades importantes.
O vector de celosía recíproca dependente do spin controlable causado pola variación do espazo en fase xeométrica da nanoporosa anisotrópica heteroxénea composta por eles. Este vector divide a banda de degradación de spin en dúas ramas polarizadas por spin no espazo de impulso, coñecida como o efecto fotónico Rushberg.
Un par de estados de alto q simétricos (cuasi) no continuo, é dicir, ± k (ángulo de banda de brillouin) Valles de rotación de fotóns ao bordo das ramas de división de xiro, forman unha superposición coherente de amplitudes iguais.
O profesor Koren sinalou: "Usamos os monólidos WS2 como material de ganancia porque este disulfuro de metal de transición de banda directa ten un pseudo-rumbo único do val e foi estudado extensivamente como portador de información alternativa en electróns do val. En concreto, os seus excitóns ± K 'Valley (que irradian en forma de emisores de dipolos planos polarizados) poden estar excitados de xeito selectivo por luz polarizada segundo as regras de selección de comparación do val, controlando así un spin magnéticamente librefonte óptica.
Nunha microcavidade integrada de Spin Valley integrada por unha capa, os excitóns de val de ± K 'están acoplados ao estado de ± K Spin Valley mediante a correspondencia de polarización, e o láser de excitón de xiro a temperatura ambiente realízase mediante un forte feedback de luz. Ao mesmo tempo, oláserO mecanismo impulsa os excitóns inicialmente independentes de ± K 'para atopar o estado de perda mínima do sistema e restablecer a correlación de bloqueo baseándose na fase xeométrica fronte ao val de Spin ± K.
A coherencia do val impulsada por este mecanismo láser elimina a necesidade de supresión de baixa temperatura da dispersión intermitente. Ademais, o estado de perda mínima do láser monocapa de Rashba pódese modular mediante polarización de bomba lineal (circular), que proporciona unha forma de controlar a intensidade do láser e a coherencia espacial. "
O profesor Hasman explica: "O reveladofotónicoO efecto Spin Valley Rashba proporciona un mecanismo xeral para construír fontes ópticas de xiro emisoras de superficie. A coherencia do val demostrada nunha microcavidade integrada de Spin Valley integrada dunha soa capa achéganos un paso máis preto para lograr o enredamento de información cuántica entre excitóns de ± k 'Valley a través de Qubits.
Durante moito tempo, o noso equipo estivo a desenvolver óptica de spin, empregando o fotón como unha ferramenta eficaz para controlar o comportamento das ondas electromagnéticas. En 2018, intrigado polo pseudo-espino do val en materiais bidimensionais, comezamos un proxecto a longo prazo para investigar o control activo de fontes ópticas de rotación a escala atómica a falta de campos magnéticos. Usamos o modelo de defecto de fase de baga non local para resolver o problema de obter fase xeométrica coherente a partir dun único excitón do val.
Non obstante, debido á falta dun forte mecanismo de sincronización entre excitóns, a superposición fundamental coherente de múltiples excitóns do val na fonte de luz dunha soa capa de Rashuba segue sen resolverse. Este problema inspíranos a pensar no modelo Rashuba de fotóns altos Q. Despois de innovar novos métodos físicos, implementamos o láser dunha soa capa de Rashuba descrito neste artigo. "
Este logro abre o camiño para o estudo de fenómenos de correlación de spin coherentes en campos clásicos e cuánticos e abre un novo xeito para a investigación básica e o uso de dispositivos optoelectrónicos spintrónicos e fotónicos.