原子尺度自旋光激光器：光电子器件的新领域

以色列理工学院的研究人员开发了一种基于单原子层的相干可控自旋光学激光器。这一发现是通过单原子层与横向受限的光子自旋晶格之间的相干自旋依赖相互作用实现的，后者通过连续统中束缚态的光子Rashaba型自旋分裂支持高Q自旋谷态。 

这项成果发表在《自然材料》杂志上，并被该杂志的研究简报所特别关注，为在经典和量子体制中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。 

在没有磁场的情况下，我们能否在室温下解除光源的自旋简并？据荣博士说，“自旋光学光源将光子模式和电子跃迁结合起来，因此提供了一种研究电子和光子之间自旋信息交换以及开发先进光电子设备的方法。” 

自旋谷光学微腔是通过将反转不对称(黄色核心区域)和反转对称(青色包层区域)的光子自旋晶格进行接口构建的。

为了构建这些源，一个前提是解除光子或电子部分中两个相反自旋态之间的自旋简并。这通常通过在法拉第或齐曼效应下应用磁场来实现，尽管这些方法通常需要强大的磁场，并且不能产生微型源。另一个有前途的方法是利用人工磁场在动量空间中产生光子自旋分裂态，并以几何相机制为基础。

不幸的是，以前对自旋分裂态的观测严重依赖于质量因数低的传播模式，这对源的空间和时间相干性施加了不希望的限制。这种方法也受到块状激光增益材料的自旋可控特性的阻碍，这些特性无法或不易用于源的主动控制，特别是在室温下没有磁场的情况下。

为了实现高Q自旋分裂态，研究人员构建了具有不同对称性质的光子自旋晶格，其中包括一个反转不对称的核心和一个与WS2单层集成的反转对称包层，以创建侧向受限的自旋谷态。研究人员使用的本质反转不对称晶格具有两个重要性质。