原子尺度自旋光激光器：光电子器件的新领域

一种可控的自旋依赖互反晶格矢量，由其组成的非均匀各向异性纳米孔的空变几何相位引起。该矢量在动量空间中将自旋退化带分裂为两个自旋极化分支，被称为光子拉什巴效应。 

连续介质中一对高Q对称(准)束缚态，即在自旋分裂分支的带边缘的±K(布里渊区角)光子自旋谷态，而且这两个态形成一个振幅相等的相干叠加态。 

Koren教授指出：“我们使用WS2单层作为增益材料，因为这种直接带隙过渡金属二硫化物具有独特的谷伪自旋，在谷电子学中作为替代信息载体被广泛研究。具体来说，它们的±K'谷激子(作为平面自旋偏振偶极发射器辐射)可以根据谷对比选择规则被自旋偏振光选择性激发，从而可以在没有磁场的情况下主动控制自旋光学光源。” 

在单层集成的自旋谷微腔中，±K'谷激子通过偏振匹配耦合到±K自旋谷态，通过强光反馈实现室温自旋光激子激光，同时，激光机制驱动初始无相位相关的±K'谷激子寻找系统的最小损耗态，根据±K自旋谷态相反的几何相位重新建立相位锁定相关。 

这种激光机制驱动的山谷相干消除了对低温抑制间歇散射的需要。此外，Rashba单层激光器的最小损耗状态可以通过线性(圆形)泵浦偏振来调节，这提供了一种控制激光强度和空间相干的方法。 

Hasman教授解释说：“揭示的光子自旋谷Rashba效应提供了一种构造表面发射自旋光学光源的一般机制。在单层集成的自旋谷微腔中展示的谷相干性，使我们朝着通过量子位实现±K'谷激子之间量子信息的纠缠迈出了一步。” 

长期以来，我们的团队一直在开发自旋光学，以利用光子自旋作为控制电磁波行为的有效工具。2018年，我们被二维材料中的谷伪自旋所吸引，因此开始了一个长期的项目，研究在没有磁场的情况下，对原子尺度自旋光学光源的主动控制。我们最初通过使用非局部Berry相位缺陷模式，解决了从单个谷激子中获取相干几何相位的挑战。 

然而，由于激子之间缺乏强同步机制，已实现的Rashuba单层光源的多个谷激子的基本相干叠加仍然未解决。这个问题激发我们思考高Q光子Rashuba模式。在新的物理方法创新之后，我们实现了本文所述的Rashuba单层激光器。 

这项成就为在经典和量子领域研究相干自旋相关现象铺平了道路，为基础研究和利用电子和光子自旋的光电子设备开辟了新的天地。 

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