في الآونة الأخيرة، أحرز مختبر الدولة الرئيسي لفيزياء الليزر المكثفة في معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة (SIPM) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) تقدمًا في دراسة التحكم الضوئي فائق السرعة للجرافين لتوليد التيار المتبقي. تم نشر نتائج الأبحاث ذات الصلة في مجلة Optics، تحت عنوان "التيار المتبقي تحت التأثير المشترك لطور الغلاف الحامل والغرد: تحول الطور وتعزيز الذروة". ونشرت النتائج في مجلة Optics Express.
تعد التيارات الضوئية التي يحركها المجال مع إمكانية معالجة الإشارات عالية السرعة مجالًا مهمًا للتطوير في إلكترونيات الموجات الضوئية. تم استخدام العديد من المواد في الأبحاث ذات الصلة، ومن بينها الجرافين الذي يتميز بتأثيره الضعيف في الحماية، وعتبة الضرر العالية، وقابلية الحركة العالية للحامل. يعد الفهم المتعمق والتلاعب الدقيق بنقل الناقل في الجرافين أساسًا مهمًا لتطوير الأجهزة الإلكترونية الضوئية فائقة السرعة على مستوى النبض هيرتز. من خلال تغيير طور غلاف الموجة الحاملة (CEP, φ) ومعدل التغريد الخطي () لمجال ضوء القيادة المستقطب خطيًا في الوقت نفسه، وجد الباحثون أن تباين التيار المتبقي يظهر تحولًا في الطور وتعزيزًا للذروة (الشكل 1)، و أنه يمكن رؤية تحول الطور نتيجة لمقاومة درجات التغريد المختلفة.
التقدم في معالجة توليد التيار الكهروضوئي عن طريق تشعيع الجرافين باستخدام ليزر الفيمتو ثانية قليل الدورة في SIPO
الشكل 1. كثافات التيار المتبقية تحت التأثير المشترك لـ CEP والغرد، A وB وC تتوافق مع الحد الأقصى لكثافات التيار المتبقية بمعدلات غرد مختلفة
من خلال مقارنة التيارات المتبقية المتكاملة بواسطة الزخم kx على طول اتجاه استقطاب الليزر في الحالات الثلاث A وB وC، وجد أن التعزيز يحدث بشكل رئيسي بالقرب من القمتين الرئيسيتين الموجبتين (الشكل 2 ج)، والاثنتين يتم تحديد نقاط P1 وP2 للتحليل (الشكل 2 ب). استنادًا إلى نقاط قوة اقتران النطاق النسبية وتطور تصنيع الإلكترون في نطاق التوصيل مع مرور الوقت (الشكل 3)، وجد أنه مع زيادة معدل التغريد، تتحول حركة الإلكترون من تداخل Landau-Zener-Stückelberg هيمنة هيمنة التداخل متعدد الفوتون، أي أن تفاعل الضوء مع الجرافين يتحول تدريجيًا من غير مضطرب إلى مضطرب. تحولت إلى النوع المضطرب. وبالتالي، فإن نتائج التفاعل المشترك يمكن أن تساعد في إيجاد المعلمات المناسبة لدراسة التحكم في تحولات الحالة والديناميكيات الإلكترونية. يساهم هذا البحث في تطوير معالجة إشارات الترددات الضوئية وتطبيقات الأجهزة الإلكترونية الضوئية المتكاملة.
التقدم في معالجة توليد التيار الكهروضوئي من الجرافين المشعع بواسطة ليزر الفيمتو ثانية قليل الدورات في SIPM
الشكل 2 (أ) و (ب) إجراء تصنيع النطاق للحالتين B و C، (ج) التيار المتبقي المتكامل بواسطة الزخم kx على طول اتجاه استقطاب الليزر.
التقدم في معالجة توليد التيار الكهروضوئي في الجرافين المشعع بواسطة ليزر الفيمتو ثانية مع دورات أقل في SIPM.
الشكل 3 (أ) تطور قوة اقتران النطاق النسبي (t) وتصنيع الإلكترون ρ(t) في نطاق التوصيل عند P1 مع مرور الوقت في حالات A وB وC، (د) رسم تخطيطي للتداخل متعدد الفوتون
