دنیای جدیدی از دستگاه های نوری

دنیای جدیدی ازدستگاه های نوری

محققان انستیتوی فناوری Technion-Israel یک چرخش کنترل شده به طور انسجام ایجاد کرده اندلیزر نوریبر اساس یک لایه اتمی واحد. این کشف با یک تعامل وابسته به چرخش منسجم بین یک لایه اتمی منفرد و یک شبکه چرخش فوتونی محدود به صورت افقی امکان پذیر شد ، که از یک دره چرخش بالا از طریق تقسیم چرخش از نوع راشبا از فوتون های حالتهای محدود در زنجیره پشتیبانی می کند.
نتیجه ، که در طبیعت مواد منتشر شده و در خلاصه تحقیق آن برجسته شده است ، راه را برای مطالعه پدیده های مرتبط با چرخش در کلاسیک وسیستم های کوانتومیو راه های جدیدی را برای تحقیقات اساسی و کاربردهای چرخش الکترون و فوتون در دستگاه های نوری باز می کند. منبع نوری چرخش حالت فوتون را با انتقال الکترونی ترکیب می کند ، که روشی را برای مطالعه تبادل اطلاعات چرخش بین الکترون ها و فوتون ها و توسعه دستگاه های پیشرفته optoelectronic فراهم می کند.

ریزگردها نوری دره چرخش توسط رابط شبکه های چرخش فوتونی با عدم تقارن وارونگی (منطقه هسته زرد) و تقارن وارونگی (منطقه روکش سیان) ساخته می شوند.
به منظور ساختن این منابع ، پیش نیاز برای از بین بردن انحطاط چرخش بین دو حالت چرخش مخالف در قسمت فوتون یا الکترونی است. این معمولاً با استفاده از یک میدان مغناطیسی تحت تأثیر فارادی یا Zeeman حاصل می شود ، اگرچه این روش ها معمولاً به یک میدان مغناطیسی قوی نیاز دارند و نمی توانند میکروسورس تولید کنند. یکی دیگر از رویکردهای امیدوار کننده مبتنی بر یک سیستم دوربین هندسی است که از یک میدان مغناطیسی مصنوعی برای تولید حالت های تقسیم کننده فتون در فضای حرکت استفاده می کند.
متأسفانه ، مشاهدات قبلی در مورد حالت های اسپلیت به شدت به حالت های انتشار فاکتور کم جرم متکی بوده است ، که محدودیت های جانبی را بر انسجام مکانی و زمانی منابع تحمیل می کند. این رویکرد همچنین توسط ماهیت کنترل شده با چرخش مواد لیزری مسدود شده مانع می شود ، که نمی توان یا به راحتی از آن استفاده کرد تا به طور فعال کنترل شودمنابع نور، به ویژه در صورت عدم وجود میدان های مغناطیسی در دمای اتاق.
برای دستیابی به حالتهای تقسیم کننده اسپین q بالا ، محققان شبکه های چرخش فوتونی را با تقارن های مختلف ، از جمله هسته ای با عدم تقارن وارونگی و یک پاکت متقارن وارونگی که با یک لایه WS2 یکپارچه شده است ، ساختند تا دره های چرخش جانبی را محدود کنند. شبکه اصلی نامتقارن معکوس که توسط محققان مورد استفاده قرار می گیرد ، دارای دو ویژگی مهم است.
وکتور شبکه متقابل وابسته به چرخش وابسته به چرخش ناشی از تغییر فضای فاز هندسی نانوذرات ناهمسانگرد ناهمگن که از آنها تشکیل شده است. این بردار باند تخریب چرخش را به دو شاخه چرخش قطبی در فضای حرکت ، معروف به اثر راشبرگ فوتونیک تقسیم می کند.
یک جفت از حالت متقارن Q بالا (شبه) در زنجیره ، یعنی ± k (زاویه باند بریلوین) دره های چرخش فوتون در لبه شاخه های تقسیم چرخش ، یک ابر منسجم از دامنه های مساوی تشکیل می دهند.
پروفسور کورن خاطرنشان کرد: "ما از مونولیدهای WS2 به عنوان ماده افزایش استفاده کردیم زیرا این دی سولفید فلزی انتقال باند مستقیم دارای یک شبه اسپین دره منحصر به فرد است و به عنوان یک حامل اطلاعات جایگزین در الکترونهای دره مورد مطالعه گسترده است. به طور خاص ، اگزیتون های دره ± k 'آنها (که به شکل انتشار دهنده های قطبی قطبی قطبی مسطح تابش می کنند) می توانند با توجه به قوانین انتخاب مقایسه دره ، با نور قطبی چرخشی به طور انتخابی هیجان زده شوند ، بنابراین به طور فعال کنترل یک چرخش رایگان مغناطیسی را کنترل می کنند.منبع نوری.
در یک میکروکاوی یکپارچه Spin Valley یکپارچه ، اگزیتون های دره ± k 'با تطبیق قطبش به حالت ± k چرخش دره همراه می شوند و لیزر اسپین اگزیتون در دمای اتاق با بازخورد قوی نور تحقق می یابد. در همان زمان ،لیزرمکانیسم برای یافتن حداقل وضعیت از دست دادن سیستم و ایجاد همبستگی قفل بر اساس فاز هندسی روبروی دره چرخش ± K ، محور اکسیتون های دره K 'K' در ابتدا مستقل از فاز را هدایت می کند.
انسجام دره که توسط این مکانیسم لیزر هدایت می شود ، نیاز به سرکوب دمای پایین پراکندگی متناوب را از بین می برد. علاوه بر این ، حداقل از دست دادن لیزر تک لایه رشبا می تواند با قطبش خطی (دایره ای) پمپ تعدیل شود ، که راهی برای کنترل شدت لیزر و انسجام مکانی فراهم می کند. "
پروفسور هاسمن توضیح می دهد: "آشکار شدهوابسته به نوراثر Rashba Valley Valley مکانیسم کلی برای ساخت منابع نوری چرخش در سطح ساعتی را فراهم می کند. انسجام دره در یک ریزگرد یکپارچه یکپارچه Spin Valley Dicrocavity یک قدم را برای دستیابی به درگیری اطلاعات کوانتومی بین اگزیتون های دره ± k از طریق qubits نزدیکتر می کند.
برای مدت طولانی ، تیم ما در حال توسعه نوری اسپین است و از Photon Spin به عنوان ابزاری مؤثر برای کنترل رفتار امواج الکترومغناطیسی استفاده می کند. در سال 2018 ، که توسط شبه اسپین دره در مواد دو بعدی مورد علاقه قرار گرفته است ، ما یک پروژه طولانی مدت را برای بررسی کنترل فعال منابع نوری چرخش در مقیاس اتمی در غیاب میدان های مغناطیسی آغاز کردیم. ما از مدل نقص فاز توت غیر محلی برای حل مشکل بدست آوردن فاز هندسی منسجم از یک اگزیتون دره واحد استفاده می کنیم.
با این حال ، به دلیل عدم وجود مکانیسم هماهنگ سازی قوی بین اگزیتون ها ، فوق العاده منسجم اساسی اگزیتون های دره چندگانه در منبع نور تک لایه Rashuba که به دست آمده است حل نشده است. این مشکل به ما الهام می دهد تا در مورد مدل Rashuba از فوتون های Q بالا فکر کنیم. پس از نوآوری روشهای فیزیکی جدید ، ما لیزر تک لایه Rashuba را که در این مقاله شرح داده شده است ، پیاده سازی کرده ایم. "
این دستاورد راه را برای مطالعه پدیده های همبستگی چرخش منسجم در زمینه های کلاسیک و کوانتومی هموار می کند و روشی جدید برای تحقیقات و استفاده اصلی از دستگاه های اپتوالکترونیک اسپینتریونیک و فوتونیک باز می کند.