Израел прави кохерентан, контролисан, спин-оптички ласер атомске скале

Недавно, истраживачи са Технион-Израелског института за технологију (ТИ) померају границе поља спин-оптичких ласера ​​стварајући кохерентан и контролисан спин-оптички ласер заснован на једном атомском слоју волфрам дисулфида (ВС2).
Њихов напредак у спин-оптичким ласерима отвара нове хоризонте за фундаментална истраживања и оптоелектронске уређаје користећи спинове електрона и фотона.
Кексиу Ронг, постдокторски научник који је водио истраживање, рекао је: „У 2018. били смо фасцинирани псеудо-спиновима у долини у дводимензионалним (2Д) материјалима, који се сматрају добро познатим алтернативним носиоцима информација као што је наелектрисање електрона. и спин, и они се широко истражују за следећу генерацију електронских уређаја у долини."
Сарадња је остварена са великом групом колега из Лабораторије за фотонику атомске скале, Лабораторије за наноелектронске материјале и уређаје на Технион-Израелском институту за технологију (ТИ) и Универзитета у Тел Авиву.
Валлеитроницс, у којој електрони теку кроз решетку дводимензионалног полупроводника у облику таласа са две различите електронске долине, је обећавајуће поље за квантно рачунарство. Побуђени електрони се акумулирају у једној долини и добијају индекс долине (-К′ или К′), који се може користити за представљање 1 или 0 за кодирање информација.
Спин-оптички ласер
Спин-оптички ласери комбинују фотонске модове (интринзичне модове шупљине) и скокове електрона (емисија из материјала појачања), пружајући начин да се истражи размена спин информација између електрона и фотона и да се развију напредни оптоелектронски уређаји.
"Да бисмо добили висококвалитетне режиме фотонског спин-цијепања, конструисали смо фотонске спин решетке са различитим својствима симетрије, које компромитују анти-асиметрично језгро и антисиметричну облогу интегрисану са монослојем ВС2 да би се створила попречно ограничена стања спинске долине", рекао је Ронг, додајући да су „обе решетке и фотонски аналоги уређених електронских спинских решетки моделованих анизотропним и неуниформним наноструктурама“.
Напомена: Оптичка микрошупљина са спин долином је комбинација анти-асиметричне (регион жутог језгра) и антисиметричне (регион зелено-плаве облоге) фотонске спин решетке. Расхба-тип спин цепање акустичних стања у континуалном медију може селективно и бочно ограничити појавна стања фотонске спинске долине резонанција високог к унутар језгра. Кохерентно контролисани спин-поларизовани ласери (црвени и плави снопови) се производе долинским побуђивањем у волфрам дисулфиду.
Основна инверзна асиметрична решетка има две важне особине: прво, има контролисан спин зависан инверзни вектор лаке решетке због свог састава неуниформних анизотропних нанопора са просторно променљивим геометријским фазама. Овај вектор дели спин-једноставну траку на две спин-поларизоване гране у простору момента, тј. фотонски Рашба ефекат.
Друго, пар висококвалитетних симетричних (квази-) везаних стања, или ±К (Бриллоуин зона угао) стања фотонске спин долине, добија се на ивицама трака спин-сплит грана. Ова два спин-сплит стања су „везана стања“ у континууму јер су веома ограничена у простору због неусклађености симетрије између њихових блиских и спољашњих поља ширења. Ова два стања чине кохерентну суперпозицију стања једнаке амплитуде.
Проф. Елад Корен, шеф Лабораторије за наноелектронске материјале и развој, рекао је: „Да бисмо добили скокове електрона којима се може контролисати спин, користили смо монослој ВС2 као материјал за појачање, пошто овај дисулфид прелазног метала са директним размаком има јединствени псеудо-спин у долини, који је широко истражен као алтернативни носилац информација за електроне у долини“.
Кључни закључак из рада тима је да су фокусирањем на дизајн фотонских модова и избор материјала за добијање монослоја решили изазов уклањања једноставности спина из кохерентних извора светлости у одсуству магнетног поља и у просторији. температура.
Можда је најизненађујући аспект рада тима то што он превазилази производњу једнослојних ласера, рекао је Хасман: „Наш механизам ласера ​​води до дуго тражене кохерентности долине унутар монослоја ВС2, без криогене, и са интензитетом ласера ​​и просторна кохерентност коју контролишу различите поларизације пумпе."
Тимов ласерски механизам покренуо је екситоне ±К долине да пронађу стање минималног губитка система, што им је омогућило да поново успоставе корелације закључавања засноване на супротним геометријским фазама стања ±К спин долине.
„Ова кохерентност долине вођена ласерским механизмом елиминише потребу за сузбијањем расејања међу долинама на ниским температурама“, додао је Хасман, „Поред тога, стање минималног губитка монослоја Расхба може се подесити да задовољи (поремети) линеарним (кружним) ) поларизација пумпе, која обезбеђује средство за контролу интензитета ласера, а просторна кохерентност пружа начин контроле интензитета ласера ​​и просторне кохерентности."