ئوپتىكىلىق ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنىڭ يېڭى دۇنياسى

يېڭى دۇنيائوپتىك ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرى

تېخنىكا-ئىسرائىلىيە سانائەت ئىنستىتۇتىدىكى تەتقىقاتچىلار بىردەك كونترول قىلىنىدىغان ئايلىنىشنى بارلىققا كەلتۈردىئوپتىك لازېريەككە ئاتوم قەۋىتىنى ئاساس قىلىدۇ.بۇ بايقاش يەككە ئاتوم قەۋىتى بىلەن گورىزونتال چەكلەنگەن فوتون ئايلانما رېشاتكىنىڭ ئۆز-ئارا ماسلىشىشىغا تايىنىپ بارلىققا كەلگەن بولۇپ ، ئۇ ئۈزلۈكسىز باغلانغان دۆلەتلەرنىڭ فوتونلىرىنى راشابا تىپىدىكى ئايلانما بۆلۈش ئارقىلىق يۇقىرى Q ئايلانما جىلغىسىنى قوللايدۇ.
بۇ نەتىجە «تەبىئەت ماتېرىياللىرى» دا ئېلان قىلىنغان ۋە تەتقىقات قىسقىچە بايان قىلىنغان بولۇپ ، كىلاسسىك ۋە ماس ھالدىكى مۇناسىۋەتلىك ھادىسىلەرنى تەتقىق قىلىشقا يول ئاچقان.كىۋانت سىستېمىسى، ئېلېكترون ۋە فوتون ئايلانما ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىدە نېگىزلىك تەتقىقات ۋە قوللىنىشنىڭ يېڭى يوللىرىنى ئاچىدۇ.ئايلانما ئوپتىكىلىق مەنبە فوتون ھالىتى بىلەن ئېلېكترون ئۆتكۈنچىسىنى بىرلەشتۈرگەن بولۇپ ، ئېلېكترون بىلەن فوتون ئوتتۇرىسىدىكى ئايلانما ئۇچۇر ئالماشتۇرۇش ۋە ئىلغار ئوپتىكىلىق ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشنىڭ ئۇسۇلى بىلەن تەمىنلەيدۇ.

ئايلانما جىلغىدىكى ئوپتىكىلىق مىكرو ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى ئايلانما سىم رېشاتكىسى بىلەن تەتۈر ئايلىنىش سىممېتىرىيىسى (سېرىق يادرولۇق رايون) ۋە تەتۈر ئايلىنىش سىممېترىكلىكى (سىئەن ئورالغان رايون) بىلەن ئۆز-ئارا گىرەلىشىپ ياسالغان.
بۇ مەنبەلەرنى بەرپا قىلىش ئۈچۈن ، ئالدىنقى شەرت فوتون ياكى ئېلېكترون قىسمىدىكى ئىككى قارشى ئايلىنىش ھالىتى ئوتتۇرىسىدىكى ئايلىنىشنىڭ بۇزۇلۇشىنى يوقىتىش.بۇ ئادەتتە فارادىي ياكى زېمان ئېففېكتى ئاستىدا ماگنىت مەيدانى ئىشلىتىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ ، گەرچە بۇ ئۇسۇللار ئادەتتە كۈچلۈك ماگنىت مەيدانىغا ئېھتىياجلىق بولۇپ ، مىكرو مەنبە ھاسىل قىلالمايدۇ.يەنە بىر ئىستىقباللىق ئۇسۇل گېئومېتىرىيەلىك كامېرا سىستېمىسىنى ئاساس قىلغان بولۇپ ، ئۇ سۈنئىي ماگنىت مەيدانىدىن پايدىلىنىپ ھەرىكەتچان بوشلۇقتا فوتوننىڭ ئايلىنىش ھالىتىنى ھاسىل قىلىدۇ.
بەختكە قارشى ، ئىلگىرىكى ئايلانما بۆلۈنگەن ھالەتلەرنى كۆزىتىش تۆۋەن ماسسىلىق ئامىللارنىڭ تارقىلىش ھالىتىگە تايىنىپ ، مەنبەلەرنىڭ بوشلۇق ۋە ۋاقىتلىق ماسلىشىشىغا پايدىسىز چەكلىمىلەرنى قويدى.بۇ خىل ئۇسۇل يەنە توسۇلۇپ قالغان لازېر نۇرلۇق ماتېرىياللارنىڭ ئايلىنىش ئارقىلىق كونترول قىلىنىشىغا توسقۇنلۇق قىلىدۇ ، بۇنى ئاكتىپلىق بىلەن كونترول قىلىشقا ياكى ئىشلىتىشكە بولمايدۇ.يورۇقلۇق مەنبەسىبولۇپمۇ ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا ماگنىت مەيدانى بولمىغان ئەھۋال ئاستىدا.
يۇقىرى Q ئايلانما ئايرىش ھالىتىنى قولغا كەلتۈرۈش ئۈچۈن ، تەتقىقاتچىلار ئوخشىمىغان سىممېترىكلىك فوتون ئايلانما رېشاتكا ياساپ ، تەتۈر ئايلىنىش سىممېترىك بولمىغان يادرو ۋە WS2 يەككە قەۋىتى بىلەن بىرلەشتۈرۈلگەن تەتۈر ئايلىنىش سىممېترىك كونۋېرتنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.تەتقىقاتچىلار ئىشلەتكەن ئاساسىي تەتۈر سىممېترىك رېشاتكىنىڭ ئىككى مۇھىم خۇسۇسىيىتى بار.
كونترول قىلغىلى بولىدىغان ئايلانما تايانچ ئۆز-ئارا رېشاتكا ۋېكتورى ، ئۇلاردىن تەركىب تاپقان گېروگېنلىق ئانسوتروپىك نانوفورمىنىڭ گېئومېتىرىيەلىك فازا بوشلۇق ئۆزگىرىشىدىن كېلىپ چىققان.بۇ ۋېكتور ئايلانما تۆۋەنلەش بەلبېغىنى ھەرىكەتچان بوشلۇقتا ئىككى ئايلانما قۇتۇپلاشقان شاخقا ئايرىيدۇ ، بۇ فوتونتىك رۇشبېرگ ئېففېكتى دەپ ئاتىلىدۇ.
ئۈزلۈكسىز داۋاملاشقان بىر جۈپ يۇقىرى Q سىممېترىك (كۇئاسى) باغلانغان ھالەت ، يەنى ئايلانما بۆلۈش شاخلىرىنىڭ چېتىدىكى ± K (Brillouin band Angle) فوتون ئايلانما جىلغىسى ، ئوخشاش ئامپلىتسىيىلىك ماسلىشىشچان ئۈستۈنكى شەكىلنى شەكىللەندۈرىدۇ.
پروفېسسور كورېن مۇنداق دەپ كۆرسەتتى: «بىز WS2 مونولىدنى پايدا ماتېرىيالى سۈپىتىدە قوللاندۇق ، چۈنكى بۇ بىۋاسىتە بەلۋاغ پەرقى ئۆتكۈنچى مېتال دېسففىدنىڭ ئۆزگىچە جىلغىسى ساختا ئايلىنىشى بار بولۇپ ، جىلغا ئېلېكترونلىرىنىڭ ئۇچۇر ئۇچۇرلىرى سۈپىتىدە كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان.كونكېرت قىلىپ ئېيتقاندا ، ئۇلارنىڭ ± K 'جىلغىسىدىكى ھاياجانلىنىش (تەكشى ئايلانما قۇتۇپلاشقان دىپول قويۇپ بېرىش شەكلىدە تارقىلىدۇ) جىلغىسىنى سېلىشتۇرۇش تاللاش قائىدىسىگە ئاساسەن ئايلانما قۇتۇپ نۇرى ئارقىلىق تاللىنىپ ھاياجانلىنالايدۇ ، شۇڭا ماگنىتلىق ئەركىن ئايلىنىشنى ئاكتىپ كونترول قىلالايدۇ.ئوپتىكىلىق مەنبە.
بىر قەۋەت توپلاشتۇرۇلغان ئايلانما جىلغىنىڭ مىكرو ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچىدە ، ± K 'جىلغىسىدىكى ھاياجانلىنىش قۇتۇپلىشىش ئارقىلىق ± K ئايلانما جىلغىسى ھالىتىگە تۇتاشتۇرۇلدى ، ئۆي تېمپېراتۇرىسىدىكى ئايلانما ھاياجانلىنىش لازېر كۈچلۈك نۇر قايتۇرۇش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ.شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ،لازېرمېخانىزم دەسلەپكى باسقۇچتىكى مۇستەقىل ± K 'جىلغىسىنى قوزغىتىپ ، سىستېمىنىڭ ئەڭ تۆۋەن زىيان ھالىتىنى تېپىپ ، ± K ئايلانما جىلغىسىنىڭ ئۇدۇلىدىكى گېئومېتىرىيەلىك باسقۇچقا ئاساسەن قۇلۇپلىنىشنى قايتا ئورنىتىدۇ.
بۇ لازېر مېخانىزىمىنىڭ تۈرتكىسىدە ۋادىنىڭ ماسلىشىشچانلىقى ئارىلاپ چېچىلىشنىڭ تۆۋەن تېمپېراتۇرىنى بېسىش ئېھتىياجىنى يوقىتىدۇ.بۇنىڭدىن باشقا ، راشبا مونولېر لازېرنىڭ ئەڭ تۆۋەن زىيان ھالىتىنى سىزىقلىق (ئايلانما) پومپىنىڭ قۇتۇپلىشىشى ئارقىلىق تەڭشىگىلى بولىدۇ ، بۇ لازېرنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى ۋە بوشلۇقنىڭ ماسلىشىشچانلىقىنى كونترول قىلىش ئۇسۇلى بىلەن تەمىنلەيدۇ ».
پروفېسسور خاسمان چۈشەندۈرۈپ: «ئاشكارلانغانPhotonicئايلانما جىلغا راشبا ئېففېكتى يەر يۈزى تارقىتىدىغان ئايلانما ئوپتىكىلىق مەنبە قۇرۇشنىڭ ئومۇمىي مېخانىزمى بىلەن تەمىنلەيدۇ.بىر قەۋەت بىر گەۋدىلەشتۈرۈلگەن ئايلانما جىلغىنىڭ مىكرو ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچىدە نامايان قىلىنغان جىلغىنىڭ ماسلىشىشچانلىقى بىزنى كۇبىت ئارقىلىق ± K 'جىلغىسى ھاياجانلىنىش ئارىلىقىدىكى كىۋانت ئۇچۇرلىرىنىڭ ئۆز-ئارا باغلىنىشىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇشقا بىر قەدەم يېقىنلاشتۇردى.
ئۇزۇندىن بۇيان ، گۇرۇپپىمىز ئايلانما ئوپتىكا تەتقىق قىلىپ ياساپ چىقتى ، فوتون ئايلىنىش ئارقىلىق ئېلېكتر ماگنىت دولقۇنىنىڭ ھەرىكىتىنى كونترول قىلىشنىڭ ئۈنۈملۈك قورالى.2018-يىلى ، ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللاردا جىلغىنىڭ ساختا ئايلىنىشىغا قىزىقىپ ، ماگنىت مەيدانى بولمىغان ئەھۋال ئاستىدا ئاتوم چوڭلۇقىدىكى ئايلانما ئوپتىكىلىق مەنبەنىڭ ئاكتىپ كونترول قىلىنىشىنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن ئۇزۇن مۇددەتلىك تۈرنى باشلىدۇق.بىز يەرلىك بولمىغان Berry باسقۇچى كەمتۈك مودېلىنى ئىشلىتىپ ، بىر جىلغىدىكى ھاياجانلىنىشتىن ماس كېلىدىغان گېئومېتىرىيەلىك باسقۇچقا ئېرىشىش مەسىلىسىنى ھەل قىلىمىز.
قانداقلا بولمىسۇن ، ھاياجانلىنىش ئارىسىدا كۈچلۈك ماس قەدەملىك مېخانىزم بولمىغاچقا ، راشۇبا يەككە قەۋىتىدىكى نۇر مەنبەسىدىكى كۆپ جىلغىدىكى ھاياجانلىنىشنىڭ ئاساسىي ماسلىشىشچانلىقى تېخىچە ھەل قىلىنمىدى.بۇ مەسىلە بىزنى يۇقىرى Q فوتوننىڭ Rashuba مودېلى ھەققىدە ئويلىنىشقا ئىلھاملاندۇرىدۇ.يېڭى فىزىكىلىق ئۇسۇللارنى ئىجاد قىلغاندىن كېيىن ، بىز بۇ ماقالىدە تەسۋىرلەنگەن راشۇبا يەككە قەۋەتلىك لازېرنى يولغا قويدۇق ».
بۇ مۇۋەپپەقىيەت كلاسسىك ۋە كىۋانت ساھەسىدىكى ماس ھالدىكى ئايلانما باغلىنىش ھادىسىلىرىنى تەتقىق قىلىشقا يول ئاچىدۇ ، ھەمدە ئوپراتسىيە ۋە فوتون ئوپتىكىلىق ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنى ئاساسىي تەتقىقات ۋە ئىشلىتىشنىڭ يېڭى يولىنى ئاچىدۇ.