Optoelektron enjamlaryň täze dünýäsi

Täze bir dünýäoptoelektron enjamlar

“Technion-Ysrael” tehnologiýa institutynyň alymlary yzygiderli dolandyrylýan aýlanyş ulgamyny işläp düzdüler.optiki lazerýeke atom gatlagyna esaslanýar. Bu açyş ýeke atom gatlagy bilen gorizontal çäklendirilen fotonik spin torunyň arasyndaky sazlaşykly spin-garaşly özara täsir arkaly mümkin boldy, bu bolsa kontinuumdaky baglanyşykly ýagdaýdaky fotonlaryň Raşaba görnüşli spin bölünmegi arkaly ýokary Q spin jülgesini goldaýar.
“Nature Materials” žurnalynda çap edilen we ylmy işlerinde görkezilen netije, klassiki wekwant ulgamlary, we optoelektron enjamlarda elektron we foton spininiň düýpli barlaglary we ulanylyşlary üçin täze ýollary açýar. Spin optik çeşmesi foton režimini elektron geçişi bilen birleşdirýär, bu bolsa elektronlar bilen fotonlaryň arasyndaky spin maglumat alyş-çalşygyny öwrenmek we ösen optoelektron enjamlary işläp düzmek üçin usul hödürleýär.

Spin jülgesiniň optiki mikrokuwwatlary fotonik spin torlaryny inwersiýa assimetriýasy (sary ýadro sebit) we inwersiýa simmetriýasy (mawy örtük sebit) bilen birleşdirmek arkaly gurulýar.
Bu çeşmeleri gurmak üçin, foton ýa-da elektron böleginde iki garşylykly spin ýagdaýynyň arasyndaky spin degenerasiýasyny aradan aýyrmak zerurdyr. Bu, adatça, Faraday ýa-da Zeeman täsiri astynda magnit meýdanyny ulanmak arkaly gazanylýar, emma bu usullar adatça güýçli magnit meýdanyny talap edýär we mikroçeşmäni öndürip bilmeýär. Başga bir geljegi uly çemeleşme, impuls giňişliginde fotonlaryň spin bölünen ýagdaýlaryny döretmek üçin emeli magnit meýdanyny ulanýan geometrik kamera ulgamyna esaslanýar.
Gynansak-da, spin bölüniş ýagdaýlarynyň öňki gözegçilikleri çeşmeleriň giňişlik we wagt boýunça utgaşyklylygyna ýaramaz çäklendirmeler döredýän pes massaly faktor ýaýrama režimlerine esaslanýardy. Bu çemeleşme şeýle hem blok görnüşli lazer güýçlendiriji materiallarynyň spin bilen dolandyrylýan tebigaty bilen kynlaşýar, olary işjeň dolandyrmak üçin ulanyp bolmaýar ýa-da aňsatlyk bilen ulanyp bolmaýar.ýagtylyk çeşmeleri, esasanam otagyň temperaturasynda magnit meýdanlarynyň ýoklugynda.
Ýokary Q spin bölüniş ýagdaýlaryna ýetmek üçin, barlagçylar dürli simmetriýalara eýe bolan fotonik spin torlaryny gurdular, şol sanda inwersiýa assimetriýasy bolan ýadro we WS2 bir gatlagy bilen integrasiýa edilen inwersiýa simmetriki örtük, bu bolsa gapdal taýdan çäklendirilen spin jülgelerini öndürmek üçin edildi. Barlagçylar tarapyndan ulanylan esasy ters assimetrik tor iki möhüm häsiýete eýedir.
Olardan düzülen geterogen anizotrop nanogözenekliniň geometrik faza giňişliginiň üýtgemegi sebäpli dolandyrylyp bilinýän spin-garaşly özara tor wektory. Bu wektor spin dargama zolagyny impuls giňişliginde iki spin-polýarlaşdyrylan şaha bölýär, bu bolsa fotonik Raşberg täsiri diýlip atlandyrylýar.
Kontinuumdaky ýokary Q simmetriki (kwazi) baglanyşykly ýagdaýlaryň jübüti, ýagny spin bölünýän şahalaryň gyrasyndaky ±K (Brilluen zolagynyň burçy) foton spin jülgeleri, deň amplitudaly sazlaşykly superpozisiýany emele getirýär.
Professor Koren şeýle belledi: “Biz WS2 monolidlerini güýçlendiriji material hökmünde ulandyk, sebäbi bu göni zolak aralygy geçiş metal disulfidi özboluşly jülge psewdo-spinine eýedir we jülge elektronlarynda alternatiw maglumat daşaýjysy hökmünde giňden öwrenildi. Hususan-da, olaryň ±K 'jülge eksitonlary (tekiz spin-polýarlaşdyrylan dipol emitentleri görnüşinde şöhlelenýär) jülge deňeşdirmesiniň saýlama düzgünlerine laýyklykda spin-polýarlaşdyrylan ýagtylyk bilen selektiw taýdan gyjyndyrylyp bilner, şeýlelik bilen magnit taýdan erkin spini işjeň dolandyryp bolýar”.optiki çeşme.
Bir gatlakly integrasiýa edilen spin jülgesi mikro boşlugynda ±K 'jülgesi eksitonlary polýarizasiýa deňleşdirmesi arkaly ±K spin jülgesi ýagdaýyna birikdirilýär we otag temperaturasyndaky spin eksiton lazeri güýçli ýagtylyk arkaly amala aşyrylýar. Şol bir wagtyň özünde,lazermehanizm başlangyç fazadan garaşsyz ±K 'jülge eksitonlaryny ulgamyň minimal ýitgi ýagdaýyny tapmaga we ±K spin jülgesiniň garşysyndaky geometrik faza esasynda gulplanma korrelýasiýasyny täzeden döretmäge iterýär.
Bu lazer mehanizmi bilen hereket edýän jülge koherensiýasy, aralyk saçylmanyň pes temperatura basylyp ýatyrylmagynyň zerurlygyny aradan aýyrýar. Mundan başga-da, Raşba monogatlakly lazeriniň minimal ýitgi ýagdaýy çyzykly (tegelek) nasos polýarizasiýa arkaly modulirlenip bilner, bu bolsa lazer intensiwligini we giňişlik koherensiýasyny dolandyrmagyň usulyny üpjün edýär.
Professor Hasman şeýle düşündirýär: “Aýdyldyfotonikspin jülgesi Raşba effekti ýüzleý şöhle saçýan spin optiki çeşmelerini gurmak üçin umumy mehanizmi üpjün edýär. Bir gatlakly integrasiýa edilen spin jülgesi mikro boşlugynda görkezilen jülge utgaşyklylygy bizi kubitler arkaly ±K 'jülgesi eksitonlarynyň arasynda kwant maglumatynyň baglanyşygyna ýetmäge bir ädim ýakynlaşdyrýar.
Köp wagt bäri toparymyz elektromagnit tolkunlaryň hereketini dolandyrmak üçin foton spinini netijeli gural hökmünde ulanyp, spin optikasyny işläp düzýär. 2018-nji ýylda iki ölçegli materiallardaky jülge psewdo-spinine gyzyklanyp, magnit meýdanlarynyň ýoklugynda atom ölçegli spin optik çeşmeleriniň işjeň gözegçiligini öwrenmek üçin uzak möhletli taslama başladyk. Bir jülge eksitonundan kogerent geometrik faza almak meselesini çözmek üçin ýerli däl Berri faza defekt modelini ulanýarys.
Şeýle-de bolsa, eksitonlaryň arasynda güýçli sinhronizasiýa mehanizminiň ýoklugy sebäpli, Raşuba bir gatlakly ýagtylyk çeşmesinde birnäçe jülge eksitonlarynyň esasy utgaşykly superpozisiýasy çözülmän galýar. Bu mesele bizi ýokary Q fotonlaryň Raşuba modeli barada pikirlenmäge ylhamlandyrýar. Täze fiziki usullary täzelänimizden soň, biz bu makalada beýan edilen Raşuba bir gatlakly lazerini ornaşdyrdyk.”
Bu üstünlik klassiki we kwantum meýdanlarynda kogerent spin korrelýasiýa hadysalaryny öwrenmek üçin ýol açýar we spintronik we fotonik optoelektronik enjamlaryň esasy barlaglary we ulanylyşy üçin täze ýol açýar.