Un nuevo mundo de dispositivos optoelectrónicos

Un nuevo mundo dedispositivos optoelectrónicos

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Technion-Israel han desarrollado un giro controlado coherentementeláser ópticobasado en una sola capa atómica. Este descubrimiento fue posible gracias a una interacción coherente dependiente del giro entre una sola capa atómica y una red de giro fotónica horizontalmente limitada, que admite un valle de giro High Q a través de la división de giro de tipo Rashaba-de fotones de estados unidos en el continuo.
El resultado, publicado en Nature Materials y destacado en su informe de investigación, allana el camino para el estudio de fenómenos coherentes relacionados con el giro en clásicos ysistemas cuánticos, y abre nuevas vías para investigaciones y aplicaciones fundamentales de giro de electrones y fotones en dispositivos optoelectrónicos. La fuente óptica SPIN combina el modo de fotón con la transición de electrones, que proporciona un método para estudiar el intercambio de información de giro entre electrones y fotones y desarrollar dispositivos optoelectrónicos avanzados.

Las microcavidades ópticas de Spin Valley se construyen mediante interfaces de redes de giro fotónicas con asimetría de inversión (región de núcleo amarillo) y simetría de inversión (región de revestimiento de cian).
Para construir estas fuentes, un requisito previo es eliminar la degeneración de giro entre dos estados de espín opuestos en la parte de fotón o electrones. Esto generalmente se logra aplicando un campo magnético bajo un efecto Faraday o Zeeman, aunque estos métodos generalmente requieren un campo magnético fuerte y no pueden producir un microsource. Otro enfoque prometedor se basa en un sistema de cámara geométrica que utiliza un campo magnético artificial para generar estados de fotones en forma de giro en el espacio de momento.
Desafortunadamente, las observaciones previas de los estados divididos de SPIN se han basado en gran medida en los modos de propagación de factores de baja masa, que imponen restricciones adversas a la coherencia espacial y temporal de las fuentes. Este enfoque también se ve obstaculizado por la naturaleza controlada por giro de los materiales de ganancia láser en bloque, que no pueden o no se pueden utilizar fácilmente para controlar activamentefuentes de luz, especialmente en ausencia de campos magnéticos a temperatura ambiente.
Para lograr estados de división de giro de alta Q, los investigadores construyeron redes de giro fotónicas con diferentes simetrías, incluida un núcleo con asimetría de inversión y una envoltura simétrica de inversión integrada con una capa única WS2, para producir valles de giro restringidos lateralmente. La red asimétrica inversa básica utilizada por los investigadores tiene dos propiedades importantes.
El vector de red recíproca dependiente de giro controlable causado por la variación del espacio de fase geométrica del nanoporoso anisotrópico heterogéneo compuesto de ellos. Este vector divide la banda de degradación de giro en dos ramas polarizadas por giro en el espacio de momento, conocido como el efecto fotónico de Rushberg.
Un par de estados unidos de alto simétricos (cuasi) en el continuo, a saber, los valles de giro de fotones ± K (ángulo de banda Brillouin) en el borde de las ramas de división de giro, forman una superposición coherente de amplitudes iguales.
El profesor Koren señaló: “Utilizamos los monólidos WS2 como material de ganancia porque este disulfuro de metal de transición de banda directa tiene un pseudopinador de valle único y se ha estudiado ampliamente como un portador de información alternativo en los electrones del valle. Específicamente, sus excitones de valle ± K '(que irradian en forma de emisores de dipolo polarizados planos) pueden excitarse selectivamente mediante una luz polarizada de giro de acuerdo con las reglas de selección de comparación de valles, controlando activamente un giro magnéticamente librefuente óptica.
En una microcavidad integrada de Spin Valley de una sola capa, los excitones del valle ± K 'se acoplan al estado de Valle de Spin ± K por coincidencia de polarización, y el láser de exciton de giro a temperatura ambiente se realiza mediante una fuerte retroalimentación de luz. Al mismo tiempo, elláserEl mecanismo impulsa los excitones de valle de ± K 'inicialmente independientes de la fase para encontrar el estado mínimo de pérdida del sistema y restablecer la correlación de bloqueo en función de la fase geométrica opuesta al valle de ± K spin.
La coherencia del valle impulsada por este mecanismo láser elimina la necesidad de supresión de baja temperatura de la dispersión intermitente. Además, el estado de pérdida mínima del láser monocapa Rashba puede modularse mediante polarización lineal (circular) de la bomba, que proporciona una forma de controlar la intensidad del láser y la coherencia espacial ".
El profesor Hasman explica: "El reveladofotónicoEl efecto Rashba de Spin Valley proporciona un mecanismo general para construir fuentes ópticas de giro emisores de superficie. La coherencia del valle demostrada en una microcavidad de Spin Valley integrada de una sola capa nos acerca un paso más al alcance de la información cuántica entre los excitones del valle ± K 'a través de qubits.
Durante mucho tiempo, nuestro equipo ha estado desarrollando Spin Optics, utilizando Photon Spin como una herramienta efectiva para controlar el comportamiento de las ondas electromagnéticas. En 2018, intrigado por el pseudopinador del valle en materiales bidimensionales, comenzamos un proyecto a largo plazo para investigar el control activo de las fuentes ópticas de giro a escala atómica en ausencia de campos magnéticos. Utilizamos el modelo de defecto de fase de bayas no locales para resolver el problema de obtener la fase geométrica coherente de un solo excitón de valle.
Sin embargo, debido a la falta de un fuerte mecanismo de sincronización entre los excitones, la superposición coherente fundamental de múltiples excitones de valle en la fuente de luz de una sola capa Rashuba que se ha logrado sigue sin resolverse. Este problema nos inspira a pensar en el modelo Rashuba de High Q Photons. Después de innovar nuevos métodos físicos, hemos implementado el láser Rashuba de una sola capa descrita en este documento ".
Este logro allana el camino para el estudio de fenómenos de correlación coherente de giro en campos clásicos y cuánticos, y abre una nueva forma para la investigación básica y el uso de dispositivos optoelectrónicos espintrónicos y fotónicos.