Cîhaneke nû ya cîhazên optoelektronîkî

Cîhaneke nû yacîhazên optoelektronîk

Lêkolînerên li Enstîtuya Teknolojiyê ya Technion-Îsraîlê motorekî zivirînê yê bi awayekî hevgirtî kontrolkirî pêşxistine.lazerê optîkîli ser bingeha yek tebeqeya atomî. Ev vedîtin bi saya têkiliyek hevgirtî ya girêdayî-spinê di navbera yek tebeqeya atomî û tora spinê ya fotonîkî ya bi sînor a horizontî de gengaz bû, ku bi rêya dabeşkirina spinê ya celebê Rashaba ya fotonên rewşên girêdayî di berdewamiyê de geliyek spinê ya Q-ya bilind piştgirî dike.
Encam, ku di Nature Materials de hatiye weşandin û di kurtenivîsa lêkolînê de hatiye destnîşan kirin, rê li ber lêkolîna diyardeyên girêdayî spînê yên hevgirtî di klasîk û... de vedike.sîstemên kûantûmê, û rêyên nû ji bo lêkolîna bingehîn û sepanên spîna elektron û fotonê di cîhazên optoelektronîk de vedike. Çavkaniya optîkî ya spînê moda fotonê bi veguherîna elektronê re dike yek, ku rêbazek peyda dike ji bo lêkolîna danûstandina agahdariya spînê di navbera elektron û fotonan de û pêşxistina cîhazên optoelektronîk ên pêşkeftî.

Mîkrokvalîteyên optîkî yên geliyê spinê bi girêdana torên spinê yên fotonîk bi asimetriya berevajîkirinê (herêma navika zer) û sîmetrîya berevajîkirinê (herêma pêça şîn) ve têne çêkirin.
Ji bo avakirina van çavkaniyan, şertek pêşîn ew e ku dejenerasyona spînê di navbera du rewşên spînê yên dijber de di beşa foton an elektronê de were rakirin. Ev bi gelemperî bi sepandina qadeke magnetîkî di bin bandora Faraday an Zeeman de tê bidestxistin, her çend ev rêbaz bi gelemperî qadeke magnetîkî ya bihêz hewce dikin û nikarin mîkroçavkaniyek hilberînin. Nêzîkatiyek din a sozdar li ser pergala kamerayek geometrîkî ye ku qadeke magnetîkî ya çêkirî bikar tîne da ku rewşên spin-dabeşkirina fotonan di qada momentumê de çêbike.
Mixabin, çavdêriyên berê yên rewşên dabeşkirina spinê bi giranî li ser awayên belavbûna faktora girseya kêm disekinin, ku sînorkirinên neyînî li ser hevgirtina cîhî û demkî ya çavkaniyan ferz dikin. Ev rêbaz di heman demê de ji hêla xwezaya kontrolkirî ya spinê ya materyalên qazanca lazerê ya blok ve jî tê asteng kirin, ku nikarin an jî bi hêsanî nikarin ji bo kontrolkirina çalak werin bikar anîn.çavkaniyên ronahiyê, bi taybetî di nebûna zeviyên magnetîkî de di germahiya odeyê de.
Ji bo bidestxistina rewşên dabeşkirina spînê ya Q-ya bilind, lêkolîneran lattîkên spînê yên fotonîk bi simetrîyên cûda çêkirin, di nav de navokek bi asimetriya berevajîkirinê û zarfek simetrîk a berevajîkirinê ku bi tebeqeyek yekane ya WS2 ve hatî entegre kirin, da ku geliyên spînê yên alîgir sînordar çêbikin. Lastîka bingehîn a asîmetrîk a berevajî ku ji hêla lêkolîneran ve hatî bikar anîn xwedî du taybetmendiyên girîng e.
Vektora tora dualî ya kontrolkirî ya girêdayî spinê ku ji ber guherîna qada qonaxa geometrîk a nanoporên anîzotropîk ên heterojen ên ji wan pêk tên çêdibe. Ev vektor benda hilweşîna spinê di qada momentumê de dike du şaxên polarîzekirî yên spinê, ku wekî bandora fotonîk a Rushberg tê zanîn.
Cotek rewşên girêdayî yên Q-ya bilind (nîv-sîmetrîk) di berdewamiyê de, bi taybetî geliyên spînê yên fotonê yên ±K (Goşeya benda Brillouin) li qiraxa şaxên parçekirina spînê, superpozîsyonek hevgirtî ya amplîtûdên wekhev çêdikin.
Profesor Koren destnîşan kir: "Me monolîdên WS2 wekî materyalê qezencê bi kar anîn ji ber ku ev dîsulfîda metala veguherîna rasterast a valahiya bendê xwedî pseudo-spinek bêhempa ya geliyê ye û wekî hilgirek agahdariyê ya alternatîf di elektronên geliyê de bi berfirehî hatiye lêkolîn kirin. Bi taybetî, eksîtonên wan ên geliyê ±K '(ku bi şiklê emîterên dîpolê yên polarîzekirî yên spin-ê yên planar belav dibin) dikarin bi rengek bijartî ji hêla ronahiya polarîzekirî ya spin-ê ve li gorî qaîdeyên hilbijartina berawirdkirina geliyê werin teşwîq kirin, bi vî rengî bi awayekî çalak spinek azad a magnetîkî kontrol dikin."çavkaniya optîkî.
Di mîkrokavîteyeke geliyê spinê ya yek-qatî ya entegrekirî de, eksîtonên geliyê ±K 'bi hevahengiya polarîzasyonê ve bi rewşa geliyê spinê ±K ve têne girêdan, û lazera eksîtonê ya spinê di germahiya odeyê de bi riya bersiva ronahiya bihêz tê pêkanîn. Di heman demê de,lazerMekanîzma eksîtonên geliyê ±K ' yên ku di destpêkê de serbixwe ji qonaxê ne, dimeşîne da ku rewşa windabûna herî kêm a pergalê bibîne û koralasyona kilîtkirinê li gorî qonaxa geometrîkî ya li hember geliyê spinê ±K ji nû ve saz bike.
Koheranta geliyê ku ji hêla vê mekanîzmaya lazerê ve tê rêvebirin, hewcedariya tepeserkirina belavbûna navberî ya germahiya nizm ji holê radike. Wekî din, rewşa windabûna herî kêm a lazera yekqatî ya Rashba dikare bi polarîzasyona pompa xêzikî (dorhêlî) were modul kirin, ku rêyek peyda dike da ku şîdeta lazerê û koheranta fezayî kontrol bike.
Profesor Hasman rave dike: "Ya eşkerekirîfotonîkBandora Rashba ya geliyê spinê mekanîzmayeke giştî ji bo avakirina çavkaniyên optîkî yên spinê yên rûyê erdê peyda dike. Koherenca geliyê ku di mîkrokavîteyeke geliyê spinê ya yek-qatî ya entegre de tê nîşandan, me gavekê nêzîktirî têkelbûna agahiyên kûantûmê di navbera eksîtonên geliyê ±K ' de bi rêya qubîtan dike.
Ji demek dirêj ve, tîma me optîkên spînê pêş dixe, û spîna fotonê wekî amûrek bi bandor ji bo kontrolkirina tevgera pêlên elektromagnetîk bikar tîne. Di sala 2018an de, bi meraqa pseudo-spina geliyê di materyalên du-alî de, me projeyek demdirêj dest pê kir da ku kontrola çalak a çavkaniyên optîkî yên spîna asta atomî di nebûna zeviyên magnetîkî de lêkolîn bikin. Em modela kêmasiya qonaxa Berry ya ne-herêmî bikar tînin da ku pirsgirêka bidestxistina qonaxa geometrîkî ya hevgirtî ji eksîtonek geliyê ya yekane çareser bikin.
Lêbelê, ji ber nebûna mekanîzmayeke senkronîzasyonê ya bihêz di navbera eksîtonan de, pêvekirina hevgirtî ya bingehîn a gelek eksîtonên geliyê di çavkaniya ronahiyê ya yek-qatî ya Rashubayê de ku hatiye bidestxistin, hîn jî çaresernekirî ye. Ev pirsgirêk me îlham dike ku em li ser modela Rashubayê ya fotonên Q-ya bilind bifikirin. Piştî nûjenkirina rêbazên fîzîkî yên nû, me lazera yek-qatî ya Rashubayê ku di vê gotarê de hatî vegotin bicîh anî.”
Ev destkeftî rê li ber lêkolîna diyardeyên koralasyona spînê ya hevgirtî di warên klasîk û kûantûmê de vedike, û rêyek nû ji bo lêkolîna bingehîn û karanîna cîhazên optoelektronîk ên spintronîk û fotonîk vedike.