ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنىڭ يېڭى دۇنياسى

يېڭى بىر دۇنيائوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر

Technion-Israel تېخنىكا ئىنستىتۇتىدىكى تەتقىقاتچىلار بىر-بىرىگە ماس كېلىدىغان كونترول قىلىنىدىغان ئايلىنىش ئۇسۇلىنى ئىجاد قىلدى.ئوپتىكىلىق لازېربىر ئاتوم قەۋىتىگە ئاساسلانغان. بۇ بايقاش بىر ئاتوم قەۋىتى بىلەن گورىزونتال چەكلەنگەن فوتونلۇق ئايلىنىش تورى ئوتتۇرىسىدىكى ماس كېلىدىغان ئايلىنىشقا باغلىق ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش ئارقىلىق مۇمكىن بولدى، بۇ تور ئۈزلۈكسىز ئىچىدىكى باغلىنىشلىق ھالەتتىكى فوتونلارنىڭ راشابا تىپلىق ئايلىنىش پارچىلىنىشى ئارقىلىق يۇقىرى Q ئايلىنىش ۋادىسىنى قوللايدۇ.
بۇ نەتىجە «Nature Materials» ژۇرنىلىدا ئېلان قىلىنغان ۋە تەتقىقات قىسقىچە مەزمۇنىدا ئالاھىدە تەكىتلەنگەن بولۇپ، كلاسسىك ۋە ... دىكى ماس كېلىدىغان ئايلىنىشقا مۇناسىۋەتلىك ھادىسىلەرنى تەتقىق قىلىشنىڭ يولىنى ئاچىدۇ.كۋانت سىستېمىسى، ھەمدە ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەردە ئېلېكترون ۋە فوتون سپىنىنىڭ ئاساسىي تەتقىقاتى ۋە قوللىنىلىشى ئۈچۈن يېڭى يوللارنى ئاچىدۇ. سپىن ئوپتىكىلىق مەنبەسى فوتون ھالىتىنى ئېلېكترون ئۆزگىرىشى بىلەن بىرلەشتۈرىدۇ، بۇ ئېلېكترون ۋە فوتونلار ئوتتۇرىسىدىكى سپىن ئۇچۇر ئالماشتۇرۇشنى تەتقىق قىلىش ۋە ئىلغار ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى تەرەققىي قىلدۇرۇش ئۈچۈن ئۇسۇل بىلەن تەمىنلەيدۇ.

سپىن ۋادىسى ئوپتىكىلىق مىكرو بوشلۇقلار فوتون سپىن تورلىرىنى تەتۈر ئاسسىمېترىيە (سېرىق يادرولۇق رايون) ۋە تەتۈر سىممېترىيە (كۆك رەڭلىك قاپلاش رايونى) بىلەن بىرلەشتۈرۈش ئارقىلىق قۇرۇلىدۇ.
بۇ مەنبەلەرنى قۇرۇش ئۈچۈن، ئالدىنقى شەرت فوتون ياكى ئېلېكترون قىسمىدىكى ئىككى قارشى ئايلىنىش ھالىتى ئوتتۇرىسىدىكى ئايلىنىش چېكىنىشىنى يوقىتىشتىن ئىبارەت. بۇ ئادەتتە فاراداي ياكى زېمان ئېففېكتى ئاستىدا ماگنىت مەيدانى قوللىنىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ، گەرچە بۇ ئۇسۇللار ئادەتتە كۈچلۈك ماگنىت مەيدانىنى تەلەپ قىلسىمۇ ۋە مىكرو مەنبە ھاسىل قىلالمىسىمۇ. يەنە بىر ئۈمىدۋار ئۇسۇل بولسا سۈنئىي ماگنىت مەيدانىنى ئىشلىتىپ، ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچ بوشلۇقىدا فوتونلارنىڭ ئايلىنىش-بۆلۈنۈش ھالىتىنى ھاسىل قىلىدىغان گېئومېتىرىيەلىك كامېرا سىستېمىسىغا ئاساسلىنىدۇ.
ئەپسۇس، ئىلگىرىكى ئايلىنىش بۆلۈنۈش ھالىتىنى كۆزىتىشتە، ئاساسلىقى تۆۋەن ماسسا ئامىلىنىڭ تارقىلىش ھالىتىگە تايىناتتى، بۇ مەنبەلەرنىڭ بوشلۇق ۋە ۋاقىت ماسلىشىشىغا سەلبىي چەكلىمىلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بۇ ئۇسۇل يەنە توسۇلغان لازېر نۇرى كۈچەيتىدىغان ماتېرىياللارنىڭ ئايلىنىش كونترول قىلىنىدىغان تەبىئىتى تەرىپىدىن توسقۇنلۇققا ئۇچرايدۇ، بۇ ماتېرىياللارنى ئاكتىپ كونترول قىلىشقا بولمايدۇ ياكى ئاسانلا ئىشلىتىشكە بولمايدۇ.نۇر مەنبەلىرى، بولۇپمۇ ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا ماگنىت مەيدانى بولمىغان ئەھۋاللاردا.
تەتقىقاتچىلار يۇقىرى Q ئايلىنىش بۆلۈنۈش ھالىتىگە ئېرىشىش ئۈچۈن، يان تەرەپتە چەكلەنگەن ئايلىنىش ۋادىلىرىنى ھاسىل قىلىش ئۈچۈن، تەتۈر ئاسسىمېترىكلىق يادروسى ۋە WS2 بىر قەۋىتى بىلەن بىرلەشتۈرۈلگەن تەتۈر سىممېترىك قاپاق قاتارلىق ھەر خىل سىممېترىكلىققا ئىگە فوتون ئايلىنىش تورلىرىنى قۇردى. تەتقىقاتچىلار ئىشلەتكەن ئاساسىي تەتۈر ئاسسىمېترىك تورنىڭ ئىككى مۇھىم خۇسۇسىيىتى بار.
ئۇلار بىلەن تۈزۈلگەن ھەر خىل ئانىزوتروپىك نانو تۆشۈكلۈكنىڭ گېئومېتىرىيەلىك باسقۇچ بوشلۇقى ئۆزگىرىشى سەۋەبىدىن كېلىپ چىققان كونترول قىلغىلى بولىدىغان ئايلىنىشقا تايىنىدىغان ئۆز-ئارا تور ۋېكتورى. بۇ ۋېكتور ئايلىنىش پارچىلىنىش بەلبېغىنى ئىمپۇلس بوشلۇقىدا ئىككى ئايلىنىش قۇتۇپلاشقان تارماققا بۆلىدۇ، بۇ فوتون رۇشبېرگ ئېففېكتى دەپ ئاتىلىدۇ.
ئۈزلۈكسىزلىكتىكى بىر جۈپ يۇقىرى Q سىممېترىك (كۋازى) باغلىنىشلىق ھالەت، يەنى سپىن بۆلۈنۈش تارماقلىرىنىڭ چېتىدىكى ±K (بىرىللۇئىن بەلبېغى بۇلۇڭى) فوتون سپىن ۋادىلىرى، تەڭ ئامپلىتۇدىلىق بىردەك ئۈستۈنلۈكنى ھاسىل قىلىدۇ.
پروفېسسور كورېن مۇنداق دەپ كۆرسەتتى: «بىز WS2 مونولىدلىرىنى كۈچەيتىش ماتېرىيالى سۈپىتىدە ئىشلەتتۇق، چۈنكى بۇ بىۋاسىتە بەلۋاغ بوشلۇقى ئۆتكۈنچى مېتال دىسۇلفىدى ئۆزگىچە ۋادى ساختا ئايلىنىش ئىقتىدارىغا ئىگە بولۇپ، ۋادى ئېلېكترونلىرىدا ئالماشتۇرۇش ئۇچۇر توشۇغۇچىسى سۈپىتىدە كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان. ئېنىق قىلىپ ئېيتقاندا، ئۇلارنىڭ ±K 'ۋادىلىق ئېكسىتونلىرى (بۇلار تەكشى ئايلىنىش-پولارلاشتۇرۇلغان دىپول ئېمىتتېرلىرى شەكلىدە تارقىلىدۇ) ۋادى سېلىشتۇرۇش تاللاش قائىدىسىگە ئاساسەن ئايلىنىش-پولارلاشتۇرۇلغان نۇر تەرىپىدىن تاللاپ قوزغىتىلىدۇ، شۇڭا ماگنىتلىق ئەركىن ئايلىنىشنى ئاكتىپ كونترول قىلغىلى بولىدۇ».ئوپتىكىلىق مەنبە.
بىر قەۋەتلىك بىر گەۋدىلەشكەن ئايلىنىش ۋادىسى مىكرو بوشلۇقىدا، ±K 'ۋادىسى ئېكسىتونلىرى قۇتۇپلاشتۇرۇش ماسلاشتۇرۇشى ئارقىلىق ±K ئايلىنىش ۋادىسى ھالىتىگە باغلىنىدۇ، ھەمدە ئۆي تېمپېراتۇرىسىدىكى ئايلىنىش ئېكسىتون لازېرى كۈچلۈك نۇر قايتۇرۇش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا،لازېربۇ مېخانىزم دەسلەپتە باسقۇچقا باغلىق بولمىغان ±K 'ۋادىسى قوزغىتىشلىرىنى سىستېمىنىڭ ئەڭ تۆۋەن يوقىتىش ھالىتىنى تېپىشقا ۋە ±K ئايلىنىش ۋادىسىغا قارشى گېئومېتىرىيىلىك باسقۇچقا ئاساسەن قۇلۇپلىنىش كوررېليۇسىيەسىنى قايتا قۇرۇشقا يېتەكلەيدۇ.
بۇ لازېر مېخانىزمى ئارقىلىق ھەرىكەتلەندۈرۈلگەن ۋادى ماسلىشىشچانلىقى، ئۈزۈل-كېسىل چېچىلىشنى تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا باستۇرۇش ئېھتىياجىنى يوقىتىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، راشبا بىر قەۋەتلىك لازېرنىڭ ئەڭ تۆۋەن يوقىتىش ھالىتىنى سىزىقلىق (ئايلانما) پومپا قۇتۇپلىشىشى ئارقىلىق تەڭشىگىلى بولىدۇ، بۇ لازېرنىڭ كۈچلۈكلۈكى ۋە بوشلۇق ماسلىشىشچانلىقىنى كونترول قىلىشنىڭ بىر يولىنى تەمىنلەيدۇ.
پروفېسسور ھەسمان مۇنداق چۈشەندۈرىدۇ: «ئاشكارىلانغانفوتونسپىن ۋادىسى راشبا ئېففېكتى يۈزە نۇر چىقىرىدىغان سپىن ئوپتىكىلىق مەنبەلەرنى قۇرۇشنىڭ ئومۇمىي مېخانىزمى بىلەن تەمىنلەيدۇ. بىر قەۋەتلىك بىر گەۋدىلەشكەن سپىن ۋادىسى مىكرو بوشلۇقىدا كۆرسىتىلگەن ۋادى ماسلىشىشچانلىقى بىزنى ±K 'ۋادىسى ئېكسىتونلىرى ئارىسىدا قۇبىت ئارقىلىق كۋانت ئۇچۇرلىرىنىڭ چېتىلىشىغا ئېرىشىشكە بىر قەدەم يېقىنلاشتۇردى.
ئۇزۇن مەزگىلدىن بۇيان، بىزنىڭ گۇرۇپپىمىز فوتون سپىنى ئېلېكترو ماگنىت دولقۇنىنىڭ ھەرىكىتىنى كونترول قىلىشنىڭ ئۈنۈملۈك قورالى سۈپىتىدە ئىشلىتىپ، سپىن ئوپتىكىسىنى تەرەققىي قىلدۇرۇپ كەلدى. 2018-يىلى، ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللاردىكى ۋادى ساختا سپىنىغا قىزىقىپ، ماگنىت مەيدانى بولمىغان ئەھۋال ئاستىدا ئاتوم كۆلەمدىكى سپىن ئوپتىكىلىق مەنبەلىرىنى ئاكتىپ كونترول قىلىشنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن ئۇزۇن مۇددەتلىك تۈرنى باشلىدۇق. بىز يەككە ۋادى قوزغىتىشىدىن ماس كېلىدىغان گېئومېتىرىيىلىك باسقۇچقا ئېرىشىش مەسىلىسىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن يەرلىك بولمىغان بېررى باسقۇچ كەمتۈكلۈك مودېلىنى ئىشلىتىمىز.
قانداقلا بولمىسۇن، ئېكسىتونلار ئارىسىدا كۈچلۈك ماسلىشىش مېخانىزمىنىڭ كەمچىل بولۇشى سەۋەبىدىن، راشۇبا بىر قەۋەتلىك يورۇقلۇق مەنبەسىدە كۆپ خىل ۋادى ئېكسىتونلىرىنىڭ ئاساسىي ماسلىشىشچانلىقى يەنىلا ھەل قىلىنمىغان. بۇ مەسىلە بىزنى يۇقىرى Q فوتونلارنىڭ راشۇبا مودېلى ھەققىدە ئويلىنىشقا ئىلھاملاندۇرىدۇ. يېڭى فىزىكىلىق ئۇسۇللارنى ئىجاد قىلغاندىن كېيىن، بىز بۇ ماقالىدە تەسۋىرلەنگەن راشۇبا بىر قەۋەتلىك لازېرنى يولغا قويدۇق.
بۇ نەتىجە كلاسسىك ۋە كۋانت ساھەلىرىدىكى ماس كېلىدىغان ئايلىنىش كوررېلياتسىيە ھادىسىلىرىنى تەتقىق قىلىشقا يول ئاچتى، شۇنداقلا ئايلىنىش ئېلېكترونلۇق ۋە فوتونلۇق ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى ئاساسىي تەتقىق قىلىش ۋە ئىشلىتىش ئۈچۈن يېڭى يول ئاچتى.