สถาบันออปติกส์และเครื่องจักรความแม่นยำเซี่ยงไฮ้ประสบความก้าวหน้าในการพัฒนาโพลาไรเซชันของเอกไซตอนแบบซินเนอร์จีติก การควบแน่นของเอกไซตอน Bose Einstein

เมื่อไม่นานมานี้ ทีมนักวิจัย Dong Hongxing และนักวิจัย Zhang Long จากศูนย์วิจัยวัสดุออปติกอินฟราเรด แผนกวัสดุฟังก์ชันเลเซอร์ขั้นสูงและออปโตอิเล็กทรอนิกส์ สถาบันเครื่องจักรความแม่นยำด้านออปติกเซี่ยงไฮ้ สถาบันวิทยาศาสตร์จีน (SIPM) ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยครูจีนตะวันออก (ECNU) ได้แก้ไขกระบวนการจลนศาสตร์และกลไกทางกายภาพของการเปลี่ยนเฟสจากซูเปอร์ฟลูออเรสเซนต์ไปเป็นการรวมตัวของเอกไซตอนโพลาไรซ์แบบซินเนอร์จี้โดยอาศัยระบบฟิล์มบางจุดควอนตัมชาลโคเจไนด์ โดยผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร "การสังเกตการเปลี่ยนผ่านจากซูเปอร์ฟลูออเรสเซนต์ไปเป็นการรวมตัวของโพลาริตอนในฟิล์มจุดควอนตัม CsPbBr3" -วิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้
ไดโพลจำนวนมากถูกซิงโครไนซ์โดยสนามสูญญากาศอย่างเป็นธรรมชาติเพื่อสร้างโมเมนต์ไดโพลในระดับมหภาคและสร้างแสงพุ่งออกมาอย่างรวดเร็วและเข้มข้น ซึ่งเรียกว่า ซูเปอร์ฟลูออเรสเซนซ์ ไฮเปอร์ฟลูออเรสเซนซ์เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับกลไกการสหสัมพันธ์หลายส่วนในระบบเอกไซตอน และเพื่อพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมที่สว่างและเทคโนโลยีออปติกอัลตราฟาสต์ ในขณะเดียวกัน ลักษณะของเอกไซตอนร่วมมือที่มีความเข้มไวบรอนิกสูงนั้นเอื้อต่อการศึกษาคุณสมบัติแบบไม่เชิงเส้นของเอกไซตอนร่วมมือ และมันง่ายกว่าที่จะตระหนักถึงการรวมตัวของเอกไซตอนโพลาไรซ์เอกไซตอนร่วมมือ ซึ่งสามารถช่วยขยายการใช้งานในสาขาของเกตลอจิกควอนตัม การกระตุ้นสถานะโทโพโลยี และอื่นๆ ปัจจุบัน ยังคงมีช่องว่างในการศึกษาการควบคุมความแรงของการจับคู่ระหว่างสถานะแสงและสสารร่วมมือ และกลไกการเปลี่ยนเฟสจากไฮเปอร์ฟลูออเรสเซนซ์ไปเป็นเอกไซตอนโพลาไรซ์โคเอกไซตอนควบแน่น การตระหนักถึงการปรับแต่งความแรงของการจับคู่ระหว่างสถานะของแสงและสสารที่ร่วมมือกันโดยอิงตามระบบจุดควอนตัม และการแก้ไขการเปลี่ยนเฟสที่รวดเร็วมากที่ควบคุมโดยสนามออปติกโพรงถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาและการประยุกต์ใช้ของอุปกรณ์ควอนตัมต่อไปในอนาคต
จากมุมมองนี้ นักวิจัยเสนอให้มีการสร้างโพรงภายนอกเพื่อปรับความแรงของการจับคู่ของแสงและเอกไซตอนร่วมมือ โดยอาศัยโพรงครึ่งตัวสะท้อนแสงแบรกก์ที่กระจายอยู่บนโครงสร้างของฟิล์มบางจุดควอนตัมชาลโคเจไนด์ ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงปรากฏการณ์การจับคู่ที่แข็งแกร่งระหว่างเอกไซตอนร่วมมือและโหมดแบรกก์ ซึ่งก็คือการแยก Rabi ที่ 21.6 meV นอกจากนี้ ในระหว่างการศึกษา ยังพบปรากฏการณ์การรวมตัวของเอกไซตอนโพลาไรเซชันของเอกไซตอนร่วมมืออีกด้วย เอกไซตอนที่สัมพันธ์กันนั้นแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มการจับคู่อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์หลักที่เกิดจากการซิงโครไนซ์เฟสแบบสุ่มที่เกิดจากเอกไซตอนที่เหนี่ยวนำโดยผลการทำงานร่วมกัน ซึ่งส่งผลให้เกิดการสร้างโมเมนต์ไดโพลในระดับมหภาคที่มีทิศทางโพลาไรเซชันที่สอดคล้องกัน การสร้างการควบแน่นแบบกึ่งอนุภาคของโบส ไอน์สไตน์แบบใหม่นี้ให้ความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการพัฒนาเลเซอร์ที่ปรับได้ในขอบเขตแคบพิเศษ นอกจากนี้ คุณสมบัติของสสารออปติคัลสองแบบของการควบแน่นของเอกไซตอนโพลาไรซ์ของเอกไซตอนแบบเสริมฤทธิ์กันยังส่งเสริมการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ของการควบแน่นของเอกไซตอนโพลาไรซ์ของเอกไซตอนแบบเสริมฤทธิ์กันในการจำลองควอนตัม แหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกันที่ไม่ธรรมดา และอุปกรณ์ลอจิกโพลาไรเซชันแบบออปติคัลทั้งหมด
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติจีน โครงการ Shanghai Young Top Talent โครงการ Shanghai Leading Talent และโครงการอื่นๆ

รูปที่ 1 (ก) โครงสร้างแผนผังของฟิล์มจุดควอนตัมบนพื้นผิว DBR (ข) สเปกตรัมไฮเปอร์ฟลูออเรสเซนซ์ของฟิล์มจุดควอนตัมบนพื้นผิวซิลิกอนและสเปกตรัมการสะท้อนแสงของพื้นผิว DBR (ค) สเปกตรัมโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่แยกตามมุมของฟิล์มบางซูเปอร์แลตทิซจุดควอนตัมบนพื้นผิว DBR (ง) การคำนวณความหนาแน่นของสถานะของเอกไซตอนโพลาไรซ์เทียบกับมุมและความยาวคลื่น (จ) กราฟอนุพันธ์ลำดับที่สองของรูปที่ (ค) และ (ฉ) สเปกตรัมการสะท้อนแสงที่แยกตามมุมของ DBR