ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కొత్త ప్రపంచం

ఒక కొత్త ప్రపంచంఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు

టెక్నియన్-ఇజ్రాయెల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ పరిశోధకులు పొందికగా నియంత్రించబడిన స్పిన్‌ను అభివృద్ధి చేశారుఆప్టికల్ లేజర్ఒకే పరమాణు పొర ఆధారంగా. ఒకే పరమాణు పొర మరియు అడ్డంగా నిర్బంధించబడిన ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్ మధ్య పొందికైన స్పిన్-ఆధారిత పరస్పర చర్య ద్వారా ఈ ఆవిష్కరణ సాధ్యమైంది, ఇది నిరంతరాయంగా కట్టుబడి ఉన్న రాష్ట్రాల ఫోటాన్‌లను రషబా-రకం స్పిన్ విభజన ద్వారా అధిక-Q స్పిన్ వ్యాలీకి మద్దతు ఇస్తుంది.
నేచర్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రచురించబడిన ఫలితం మరియు దాని పరిశోధన క్లుప్తంగా హైలైట్ చేయబడింది, క్లాసికల్ మరియుక్వాంటం వ్యవస్థలు, మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఎలక్ట్రాన్ మరియు ఫోటాన్ స్పిన్ యొక్క ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు అనువర్తనాల కోసం కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది. స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలం ఫోటాన్ మోడ్‌ను ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తనతో మిళితం చేస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఫోటాన్‌ల మధ్య స్పిన్ సమాచార మార్పిడిని అధ్యయనం చేయడానికి మరియు అధునాతన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఒక పద్ధతిని అందిస్తుంది.

స్పిన్ వ్యాలీ ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీలు ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్‌లను విలోమ అసమానత (పసుపు కోర్ ప్రాంతం) మరియు విలోమ సమరూపత (సియాన్ క్లాడింగ్ ప్రాంతం)తో ఇంటర్‌ఫేసింగ్ చేయడం ద్వారా నిర్మించబడతాయి.
ఈ మూలాలను నిర్మించడానికి, ఫోటాన్ లేదా ఎలక్ట్రాన్ భాగంలో రెండు వ్యతిరేక స్పిన్ స్థితుల మధ్య స్పిన్ క్షీణతను తొలగించడం ఒక ముందస్తు అవసరం. ఇది సాధారణంగా ఫెరడే లేదా జీమాన్ ప్రభావం కింద అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా సాధించబడుతుంది, అయితే ఈ పద్ధతులకు సాధారణంగా బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం అవసరం మరియు మైక్రోసోర్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయలేవు. మొమెంటం స్పేస్‌లో ఫోటాన్‌ల స్పిన్-స్ప్లిట్ స్టేట్‌లను రూపొందించడానికి కృత్రిమ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించే రేఖాగణిత కెమెరా వ్యవస్థపై మరొక ఆశాజనక విధానం ఆధారపడి ఉంటుంది.
దురదృష్టవశాత్తూ, స్పిన్ స్ప్లిట్ స్టేట్స్ యొక్క మునుపటి పరిశీలనలు తక్కువ-మాస్ ఫ్యాక్టర్ ప్రోపగేషన్ మోడ్‌లపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉన్నాయి, ఇది మూలాల యొక్క ప్రాదేశిక మరియు తాత్కాలిక పొందికపై ప్రతికూల పరిమితులను విధించింది. బ్లాకీ లేజర్-గెయిన్ మెటీరియల్స్ యొక్క స్పిన్-నియంత్రిత స్వభావం ద్వారా కూడా ఈ విధానం దెబ్బతింటుంది, వీటిని చురుకుగా నియంత్రించడానికి సులభంగా ఉపయోగించలేరు లేదా ఉపయోగించలేరుకాంతి వనరులు, ముఖ్యంగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రాలు లేనప్పుడు.
అధిక-Q స్పిన్-విభజన స్థితులను సాధించడానికి, పరిశోధకులు వివిధ సమరూపతలతో ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్‌లను నిర్మించారు, ఇందులో విలోమ అసమానతతో కూడిన కోర్ మరియు WS2 సింగిల్ లేయర్‌తో అనుసంధానించబడిన ఇన్‌వర్షన్ సిమెట్రిక్ ఎన్వలప్, పార్శ్వంగా నిర్బంధిత స్పిన్ లోయలను ఉత్పత్తి చేయడానికి. పరిశోధకులు ఉపయోగించే ప్రాథమిక విలోమ అసమాన జాలక రెండు ముఖ్యమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది.
నియంత్రించదగిన స్పిన్-ఆధారిత రెసిప్రోకల్ లాటిస్ వెక్టార్ వాటితో కూడిన వైవిధ్యమైన అనిసోట్రోపిక్ నానోపోరస్ యొక్క రేఖాగణిత దశ స్పేస్ వైవిధ్యం వల్ల ఏర్పడుతుంది. ఈ వెక్టర్ స్పిన్ డిగ్రేడేషన్ బ్యాండ్‌ను మొమెంటం స్పేస్‌లో రెండు స్పిన్-పోలరైజ్డ్ బ్రాంచ్‌లుగా విభజిస్తుంది, దీనిని ఫోటోనిక్ రష్‌బర్గ్ ఎఫెక్ట్ అంటారు.
స్పిన్ స్ప్లిటింగ్ బ్రాంచ్‌ల అంచున ఉన్న ±K (బ్రిల్లౌయిన్ బ్యాండ్ యాంగిల్) ఫోటాన్ స్పిన్ లోయలు, నిరంతరాయంగా ఉన్న ఒక జత అధిక Q సిమెట్రిక్ (క్వాసి) బౌండ్ స్టేట్‌లు, సమానమైన యాంప్లిట్యూడ్‌ల యొక్క పొందికైన సూపర్‌పొజిషన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.
ప్రొఫెసర్ కోరెన్ ఇలా పేర్కొన్నాడు: "ఈ డైరెక్ట్ బ్యాండ్-గ్యాప్ ట్రాన్సిషన్ మెటల్ డైసల్ఫైడ్ ప్రత్యేకమైన వ్యాలీ సూడో-స్పిన్‌ను కలిగి ఉన్నందున మేము WS2 మోనోలైడ్‌లను లాభ పదార్థంగా ఉపయోగించాము మరియు వ్యాలీ ఎలక్ట్రాన్‌లలో ప్రత్యామ్నాయ సమాచార క్యారియర్‌గా విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది. ప్రత్యేకించి, వారి ±K 'వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌లు (ప్లానార్ స్పిన్-పోలరైజ్డ్ డైపోల్ ఎమిటర్ల రూపంలో ప్రసరిస్తాయి) లోయ పోలిక ఎంపిక నియమాల ప్రకారం స్పిన్-పోలరైజ్డ్ లైట్ ద్వారా ఎంపిక చేసుకోవచ్చు, తద్వారా అయస్కాంత రహిత స్పిన్‌ను చురుకుగా నియంత్రిస్తుంది.ఆప్టికల్ మూలం.
సింగిల్-లేయర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ స్పిన్ వ్యాలీ మైక్రోకావిటీలో, ధ్రువణ సరిపోలిక ద్వారా ±K 'వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌లు ±K స్పిన్ వ్యాలీ స్థితికి జతచేయబడతాయి మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్పిన్ ఎక్సిటాన్ లేజర్ బలమైన కాంతి అభిప్రాయం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. అదే సమయంలో, దిలేజర్సిస్టమ్ యొక్క కనిష్ట నష్ట స్థితిని కనుగొనడానికి మరియు ±K స్పిన్ వ్యాలీకి ఎదురుగా ఉన్న రేఖాగణిత దశ ఆధారంగా లాక్-ఇన్ సహసంబంధాన్ని తిరిగి స్థాపించడానికి మెకానిజం ప్రారంభంలో దశ-స్వతంత్ర ±K 'వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌లను డ్రైవ్ చేస్తుంది.
ఈ లేజర్ మెకానిజం ద్వారా నడిచే లోయ పొందిక అడపాదడపా వికీర్ణం యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను అణిచివేసే అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది. అదనంగా, రష్బా మోనోలేయర్ లేజర్ యొక్క కనీస నష్ట స్థితిని లీనియర్ (వృత్తాకార) పంప్ ధ్రువణత ద్వారా మాడ్యులేట్ చేయవచ్చు, ఇది లేజర్ తీవ్రత మరియు ప్రాదేశిక పొందికను నియంత్రించడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది.
ప్రొఫెసర్ హస్మాన్ ఇలా వివరించాడు: “బయటపడిందిఫోటోనిక్స్పిన్ వ్యాలీ రష్బా ప్రభావం ఉపరితల-ఉద్గార స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలాలను నిర్మించడానికి ఒక సాధారణ యంత్రాంగాన్ని అందిస్తుంది. సింగిల్-లేయర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ స్పిన్ వ్యాలీ మైక్రోకావిటీలో ప్రదర్శించబడిన వ్యాలీ కోహెరెన్స్ క్విట్‌ల ద్వారా ±K 'వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌ల మధ్య క్వాంటం ఇన్ఫర్మేషన్ ఎంటాంగిల్‌మెంట్‌ను సాధించడానికి ఒక అడుగు దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది.
చాలా కాలంగా, మా బృందం విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రవర్తనను నియంత్రించడానికి సమర్థవంతమైన సాధనంగా ఫోటాన్ స్పిన్‌ని ఉపయోగించి స్పిన్ ఆప్టిక్స్‌ను అభివృద్ధి చేస్తోంది. 2018లో, రెండు డైమెన్షనల్ మెటీరియల్స్‌లో వ్యాలీ సూడో-స్పిన్‌తో ఆసక్తిగా, అయస్కాంత క్షేత్రాలు లేనప్పుడు అణు-స్థాయి స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలాల యొక్క క్రియాశీల నియంత్రణను పరిశోధించడానికి మేము దీర్ఘకాలిక ప్రాజెక్ట్‌ను ప్రారంభించాము. ఒకే వ్యాలీ ఎక్సిటాన్ నుండి పొందికైన రేఖాగణిత దశను పొందే సమస్యను పరిష్కరించడానికి మేము నాన్-లోకల్ బెర్రీ ఫేజ్ డిఫెక్ట్ మోడల్‌ని ఉపయోగిస్తాము.
అయినప్పటికీ, ఎక్సిటాన్‌ల మధ్య బలమైన సింక్రొనైజేషన్ మెకానిజం లేకపోవడం వల్ల, సాధించబడిన రషుబా సింగిల్-లేయర్ లైట్ సోర్స్‌లోని బహుళ వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌ల యొక్క ప్రాథమిక పొందికైన సూపర్‌పొజిషన్ పరిష్కరించబడలేదు. ఈ సమస్య హై క్యూ ఫోటాన్‌ల రషుబా మోడల్ గురించి ఆలోచించేలా మనల్ని ప్రేరేపిస్తుంది. కొత్త భౌతిక పద్ధతులను ఆవిష్కరించిన తర్వాత, మేము ఈ పేపర్‌లో వివరించిన రషుబా సింగిల్-లేయర్ లేజర్‌ను అమలు చేసాము.
ఈ విజయం క్లాసికల్ మరియు క్వాంటం ఫీల్డ్‌లలో పొందికైన స్పిన్ కోరిలేషన్ దృగ్విషయాల అధ్యయనానికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది మరియు స్పింట్రోనిక్ మరియు ఫోటోనిక్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు ఉపయోగం కోసం కొత్త మార్గాన్ని తెరుస్తుంది.