معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة يحقق تقدمًا في الاستقطاب الإكسيتوني التآزري وتكثيف بوز أينشتاين

في الآونة الأخيرة، تمكن فريق الباحث دونغ هونغ شينغ والباحث تشانغ لونغ من مركز أبحاث المواد البصرية بالأشعة تحت الحمراء، قسم الليزر المتقدم والمواد الوظيفية البصرية الإلكترونية، معهد شنغهاي للآلات الدقيقة البصرية، الأكاديمية الصينية للعلوم (SIPM)، بالتعاون مع جامعة شرق الصين العادية (ECNU)، من حل العملية الحركية وآليتها الفيزيائية للتحول الطوري من التألق الفائق إلى اندماج التألق المستقطب بالإكسيتون بشكل تآزري فيه بناءً على نظام الأغشية الرقيقة لنقاط الكالكوجينيد الكمومية، مع نشر نتائج البحث ذات الصلة في مجلة "مراقبة التحول من التألق الفائق إلى تكاثف الاستقطاب في فيلم نقاط الكم CsPbBr3 الكمومية". -العلوم والتطبيقات.
يتم مزامنة عدد كبير من ثنائيات القطب تلقائيًا بواسطة مجال فراغ لتشكيل عزم ثنائي القطب الكلي وإنتاج دفقة قصيرة وكثيفة من الضوء، ما يسمى بالفلورسنت الفائق. يعد فرط الفلورسنت منصة مثالية لدراسة آلية الارتباط بين الأجسام المتعددة في أنظمة الإكسيتون وتطوير مصادر الضوء الكمومي الساطعة وتقنيات البصريات فائقة السرعة. وفي الوقت نفسه، فإن خصائص الإكسيتونات التعاونية ذات الكثافة الاهتزازية الأعلى مواتية لدراسة الخصائص غير الخطية للإكسيتونات التعاونية، ومن الأسهل تحقيق اندماج الإكسيتونات المستقطبة للإكسيتونات التعاونية، مما يمكن أن يساعد في توسيع التطبيقات في مجالات بوابات المنطق الكمومي وإثارات الحالة الطوبولوجية وما إلى ذلك. في الوقت الحاضر، لا تزال هناك فجوة في دراسة تنظيم قوة الاقتران بين الضوء وحالات المادة التعاونية وآلية انتقال الطور من فرط الفلورسنت إلى تكاثف الإكسيتونات المستقطبة المشتركة. إن تحقيق ضبط قوة الاقتران بين الضوء وحالات المادة التعاونية على أساس نظام النقاط الكمومية وحل انتقال الطور فائق السرعة الذي ينظمه المجال البصري للتجويف أمر بالغ الأهمية لمزيد من تطوير وتطبيق الأجهزة الكمومية.
في ضوء ذلك، اقترح الباحثون إدخال تجويف خارجي لضبط قوة اقتران الضوء والإكسيتونات التعاونية، استنادًا إلى نصف تجويف عاكس براج الموزع على بنية غشاء النقاط الكمومية الكالكوجينيدية الرقيقة، أثبت ظاهرة الاقتران القوية بين الإكسيتونات التعاونية ووضع براج، انقسام رابي 21.6 ميجا فولت. بالإضافة إلى ذلك، في سياق الدراسة، لوحظت أيضًا ظاهرة اندماج إكسيتون الاستقطاب للإكسيتونات التعاونية. تُظهر الإكسيتونات المترابطة المعنية تعزيزًا كبيرًا للاقتران، وهي ظاهرة ترجع أساسًا إلى مزامنة الطور العشوائية الناجمة عن الإكسيتونات المستحثة بالتأثير التآزري، مما يؤدي إلى تكوين لحظات ثنائية القطب العيانية باتجاهات استقطاب متسقة. يوفر تحقيق تكاثف بوز أينشتاين شبه الجسيمي الجديد إمكانيات جديدة لتطوير الليزر القابل للضبط فائق الضيق. بالإضافة إلى ذلك، تعمل خاصية المادة البصرية المزدوجة لتكثيف الإكسيتون المستقطب التآزري على تعزيز التطبيقات المحتملة لتكثيف الإكسيتون المستقطب التآزري في عمليات المحاكاة الكمومية، ومصادر الضوء المتماسكة غير التقليدية، وأجهزة المنطق الاستقطابية البصرية بالكامل.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين، وبرنامج شنغهاي للمواهب الشابة المتميزة، وبرنامج شنغهاي للمواهب الرائدة، وبرامج أخرى.

الشكل 1 (أ) البنية التخطيطية لفيلم النقطة الكمومية على ركيزة DBR؛ (ب) أطياف الفلورسنت الفائق لفيلم النقطة الكمومية على ركيزة السيليكون وأطياف الانعكاس لركيزة DBR؛ (ج) أطياف التألق الضوئي ذات الدقة الزاوية لفيلم رقيق فائق الشبكة من النقاط الكمومية على DBR؛ (د) حساب كثافة حالات الإكسيتون المستقطب مقابل الزاوية والطول الموجي؛ (هـ) رسم المشتق من الدرجة الثانية في الشكل (ج)؛ و(و) أطياف الانعكاس ذات الدقة الزاوية لـ DBR.