ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे एक नवीन जग

चे एक नवीन जगऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइस

टेक्निजन-इस्त्राईल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांनी एक सुसंगत नियंत्रित स्पिन विकसित केला आहेऑप्टिकल लेसरएकाच अणु थरावर आधारित. एकल अणु थर आणि क्षैतिजरित्या मर्यादित फोटॉनिक स्पिन जाळी दरम्यान सुसंगत स्पिन-आधारित परस्परसंवादामुळे हा शोध शक्य झाला आहे, जो अखंडतेमध्ये रशाबा-प्रकारातील स्पिन व्हॅलीच्या माध्यमातून उच्च-क्यू स्पिन व्हॅलीला समर्थन देतो.
परिणाम, निसर्ग सामग्रीमध्ये प्रकाशित आणि त्याच्या संशोधन संक्षिप्त मध्ये हायलाइट केलेला, शास्त्रीय आणि सुसंगत स्पिन-संबंधित घटनेच्या अभ्यासाचा मार्ग मोकळा करतो आणिक्वांटम सिस्टम, आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइसमध्ये मूलभूत संशोधन आणि इलेक्ट्रॉन आणि फोटॉन स्पिनच्या अनुप्रयोगांसाठी नवीन मार्ग उघडतात. स्पिन ऑप्टिकल स्त्रोत इलेक्ट्रॉन संक्रमणासह फोटॉन मोडला एकत्र करते, जे इलेक्ट्रॉन आणि फोटॉन दरम्यान स्पिन माहिती एक्सचेंजचा अभ्यास करण्यासाठी आणि प्रगत ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिव्हाइस विकसित करण्याची एक पद्धत प्रदान करते.

स्पिन व्हॅली ऑप्टिकल मायक्रोकॅव्हिटीज इनव्हर्जन असममित्री (यलो कोर रीजन) आणि इनव्हर्जन सममिती (सायन क्लॅडिंग रीजन) सह फोटॉनिक स्पिन लॅटीस इंटरफेस करून तयार केले जातात.
हे स्त्रोत तयार करण्यासाठी, फोटॉन किंवा इलेक्ट्रॉन भागातील दोन उलट स्पिन राज्यांमधील स्पिन अधोगती दूर करणे ही एक पूर्वस्थिती आहे. हे सहसा फॅराडे किंवा झीमन प्रभाव अंतर्गत चुंबकीय क्षेत्र लागू करून साध्य केले जाते, जरी या पद्धतींमध्ये सहसा मजबूत चुंबकीय क्षेत्राची आवश्यकता असते आणि मायक्रोसोर्स तयार करू शकत नाही. आणखी एक आशादायक दृष्टीकोन भूमितीय कॅमेरा सिस्टमवर आधारित आहे जो वेगवान जागेत फोटॉनची स्पिन-स्प्लिट स्टेट्स तयार करण्यासाठी कृत्रिम चुंबकीय क्षेत्राचा वापर करतो.
दुर्दैवाने, स्पिन स्प्लिट स्टेट्सच्या मागील निरीक्षणाने कमी-मास घटक प्रसार मोडवर खूप अवलंबून आहे, जे स्त्रोतांच्या स्थानिक आणि ऐहिक सुसंगततेवर प्रतिकूल अडचणी लादतात. हा दृष्टिकोन ब्लॉकी लेसर-गेन मटेरियलच्या स्पिन-नियंत्रित स्वरूपामुळे देखील अडथळा आणला आहे, जो सक्रियपणे नियंत्रित करण्यासाठी सहजपणे वापरला जाऊ शकत नाही किंवा करू शकत नाहीप्रकाश स्रोत, विशेषत: खोलीच्या तपमानावर चुंबकीय क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत.
उच्च-क्यू स्पिन-स्प्लिटिंग स्टेट्स साध्य करण्यासाठी, संशोधकांनी भिन्न सममितीसह फोटॉनिक स्पिन लॅटीस तयार केले, ज्यात उलट्या असममिततेसह एक कोर आणि डब्ल्यूएस 2 सिंगल लेयरसह एक इनव्हर्जन सममितीय लिफाफा, जे नंतरच्या मर्यादित स्पिन खो le ्यांसह तयार केले गेले. संशोधकांद्वारे वापरल्या जाणार्‍या मूलभूत व्यस्त असममित जाळीचे दोन महत्त्वपूर्ण गुणधर्म आहेत.
त्यापासून बनविलेल्या विषम-एनिसोट्रॉपिक नॅनोपोरसच्या भूमितीय टप्प्यातील अवस्थेच्या भिन्नतेमुळे उद्भवणारे नियंत्रणीय स्पिन-आधारित पारस्परिक जाळी वेक्टर. हा वेक्टर स्पिन डीग्रेडेशन बँडला वेगवान जागेत दोन स्पिन-ध्रुवीकरण केलेल्या शाखांमध्ये विभाजित करतो, ज्याला फोटॉनिक रशबर्ग इफेक्ट म्हणून ओळखले जाते.
स्पिन स्प्लिटिंग शाखांच्या काठावर ± के (ब्रिलॉइन बँड एंगल) फोटॉन स्पिन व्हॅलीजमध्ये उच्च क्यू सममितीय (अर्ध) बाउंड स्टेट्सची जोडी, समान एम्प्लिट्यूड्सची सुसंगत सुपरपोजिशन तयार करते.
प्रोफेसर कोरेन यांनी नमूद केले: “आम्ही डब्ल्यूएस 2 मोनोलाइड्सचा उपयोग गेन मटेरियल म्हणून केला कारण या डायरेक्ट बँड-गॅप ट्रान्झिशन मेटल डिसल्फाइडमध्ये एक अद्वितीय व्हॅली स्यूडो-स्पिन आहे आणि व्हॅली इलेक्ट्रॉनमध्ये पर्यायी माहिती वाहक म्हणून विस्तृतपणे अभ्यास केला गेला आहे. विशेषतः, त्यांचे ± के 'व्हॅली एक्झिटन्स (जे प्लानर स्पिन-ध्रुवीकरण द्विध्रुवीय एमिटरच्या रूपात पसरतात) व्हॅली तुलना निवड नियमांनुसार स्पिन-ध्रुवीकरण प्रकाशाद्वारे निवडकपणे उत्साही होऊ शकतात, अशा प्रकारे चुंबकीयदृष्ट्या मुक्त फिरकी नियंत्रित करतेऑप्टिकल स्रोत.
सिंगल-लेयर इंटिग्रेटेड स्पिन व्हॅली मायक्रोकॅव्हिटीमध्ये, ± के 'व्हॅली एक्झिटॉन्स ध्रुवीकरण जुळवून ± के स्पिन व्हॅली स्टेटमध्ये जोडले जातात आणि खोलीच्या तपमानावरील स्पिन एक्झिटॉन लेसर मजबूत हलका अभिप्रायाद्वारे प्राप्त होतो. त्याच वेळी,लेसरयंत्रणेची प्रणालीची किमान तोटा स्थिती शोधण्यासाठी आणि ± के स्पिन व्हॅलीच्या समोरील भौमितिक टप्प्यावर आधारित लॉक-इन परस्परसंबंध पुन्हा स्थापित करण्यासाठी यंत्रणा प्रारंभी फेज-स्वतंत्र ± के 'व्हॅली एक्झिटन्स चालवते.
या लेसर यंत्रणेद्वारे चालविलेल्या व्हॅलीचे सुसंगतता अधूनमधून स्कॅटरिंगच्या कमी तापमान दडपशाहीची आवश्यकता दूर करते. याव्यतिरिक्त, रश्बा मोनोलेयर लेसरची किमान तोटा स्थिती रेखीय (परिपत्रक) पंप ध्रुवीकरणाद्वारे मॉड्यूलेटेड केली जाऊ शकते, जी लेसरची तीव्रता आणि स्थानिक सुसंगतता नियंत्रित करण्याचा एक मार्ग प्रदान करते. ”
प्रोफेसर हॅसन स्पष्ट करतात: “खुलासाफोटॉनिकस्पिन व्हॅली रश्बा इफेक्ट पृष्ठभाग-उत्सर्जित स्पिन ऑप्टिकल स्त्रोत तयार करण्यासाठी एक सामान्य यंत्रणा प्रदान करते. सिंगल-लेयर इंटिग्रेटेड स्पिन व्हॅली मायक्रोकॅव्हिटीमध्ये व्हॅलीचे सुसंगतता प्रदर्शित करते की क्विबिट्सद्वारे ± के 'व्हॅली एक्झिटन्स दरम्यान क्वांटम माहितीची माहिती मिळविण्याच्या एक पाऊल जवळ आणते.
बर्‍याच काळापासून, आमची टीम इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह्जच्या वर्तनावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी एक प्रभावी साधन म्हणून फोटॉन स्पिनचा वापर करून स्पिन ऑप्टिक्स विकसित करीत आहे. 2018 मध्ये, व्हॅलीच्या छद्म-स्पिनने द्विमितीय सामग्रीमध्ये उत्सुकतेने, आम्ही चुंबकीय क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत अणु-स्केल स्पिन ऑप्टिकल स्त्रोतांच्या सक्रिय नियंत्रणाची तपासणी करण्यासाठी दीर्घकालीन प्रकल्प सुरू केला. आम्ही एकाच व्हॅली एक्झिटॉनमधून सुसंगत भूमितीय टप्पा मिळविण्याच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी नॉन-स्थानिक बेरी फेज दोष मॉडेल वापरतो.
तथापि, एक्झिटॉन्स दरम्यान मजबूत सिंक्रोनाइझेशन यंत्रणेच्या अभावामुळे, रशुबा सिंगल-लेयर लाइट स्रोतातील एकाधिक व्हॅली एक्झिटन्सचे मूलभूत सुसंगत सुपरपोजिशन जे साध्य केले गेले आहे. ही समस्या आम्हाला उच्च क्यू फोटॉनच्या रशुबा मॉडेलबद्दल विचार करण्यास प्रेरित करते. नवीन भौतिक पद्धती नवीन केल्यानंतर, आम्ही या पेपरमध्ये वर्णन केलेल्या रशुबा सिंगल-लेयर लेसरची अंमलबजावणी केली आहे. ”
ही कामगिरी शास्त्रीय आणि क्वांटम क्षेत्रातील सुसंगत स्पिन परस्परसंबंध घटनेच्या अभ्यासाचा मार्ग मोकळी करते आणि स्पिनट्रॉनिक आणि फोटॉनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या मूलभूत संशोधन आणि वापरासाठी एक नवीन मार्ग उघडते.