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触发可调谐光在太赫兹频率发射的新的量子机制

发布2014年6月19日
图片来源:南安普敦大学

图片来源:南安普敦大学

科学家们发现,具有不对称设计的二维(2D)纳米结构使一种新的量子机制成为可能,以前所未有的效率触发太赫兹频率的可调谐光的发射。

从南安普顿大学和伦敦帝国学院的研究人员发现量子阱,由几层形成的二层半导体合金,彼此像夹层一样,可以增强技术具有挑战性的光谱范围内的发光。

希望该发现将对广泛应用的光子和光电器件产生影响,包括无害的医学成像和安全扫描。

电子被捕获在结构中,并且可以利用这种限制来增强它们在给定频率下与光的光相互作用的能力远远低于它们被激励的激光频率:通过与透露空间的“真空波动”相互作用来发光,根据量子理论。

内森绍马,来自该大学量子光与物质(QLM)组和该研究的合著者说:“由于2D纳米结构可以用不对称设计制造,这使得光可以以一种其他方式不允许的方式与捕获的电子相互作用。这种导致低频率光发射的相互作用过程尚未在原子中观察到,因为原子是非常对称的系统,而对称规则阻止了引发这种光发射的跃迁发生。”

在报纸上,发表于物理评论B,研究人员预测,通过用在纳米结构中可以发生的电子转变以谐振在谐振中调谐的激光器上的2D不对称纳米结构上的光,除了散射的激光,该2D装置将发出其他频率的光,可以简单地通过改变激光功率来调谐。

内森,他与Simone De Liberato博士,来自QLM集团和伦敦帝国学院的克里斯菲利普斯教授补充说:“由于这些”人工原子“由不对称的2D结构形成的大量振荡偶极子和高密度,所以灯具耦合的控制可以控制大大增强,触发自发发光,类似于LED灯中发生的内容。

“这种新机制非常适合于太赫兹频率范围,其跨越电流Wi-Fi带宽到可见光光谱下方,其中缺乏实用的光发射器构成了严重的技术差距。”

仿真所显示的高效率表明,这一理论结果可以在不久的将来用于广泛的光电应用——从无害的医学成像和安全扫描仪,到短距离、超高速无线通信。

来源:南安普顿大学

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