Criação de um comutador optoeletrônico ultrarrápido usando um condensado de polaritons de Bose-Einstein

(a) O esquema experimental. (b) Dispersão energia-momento esquemática para o microfio de ZnO. Dois fótons do pulso de controle de 700 nm induzem a dispersão estimulada do condensado de polariton formado em torno de k_// =0 no ramo LP. O fóton intermediário está em um comprimento de onda longo de 3,4μm. (c) O espectro PL de ângulo resolvido integrado obtido a 350 nm na fluência da bomba de cerca de 7,0×10⁻⁴ J/cm² . A dependência da fluência da bomba de (d) a ocupação do estado fundamental, a largura da linha de emissão e (e) a energia no máximo dos espectros de emissão PL. (f) O espectro PL de ângulo resolvido integrado obtido para excitação a 700 nm na fluência de 3,4×10⁻³ J/cm² . Crédito:Cartas de Revisão Física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.057402

Uma equipe de pesquisadores afiliados a uma série de instituições na China desenvolveu um comutador optoeletrônico ultrarrápido usando um condensado de polaritons de Bose-Einstein. Eles publicaram seu trabalho na revista Physical Review Letters .
À medida que os cientistas procuram maneiras de criar dispositivos mais rápidos, eles se voltaram para a luz como um meio de transferência de informações em vez de elétrons. Para criar tais dispositivos, devem ser desenvolvidos switches que possam lidar com o meio mais rápido que opera em frequências ópticas. Nesse novo esforço, os pesquisadores projetaram e construíram exatamente esse comutador – um que permite o processamento na faixa de terahertz.

Para construir seu novo interruptor, os pesquisadores olharam para os polaritons como um mecanismo de comutação. Polaritons são quasipartículas que podem ser feitas usando fótons e excitons, e podem ser usados para criar condensados de Bose-Einstein que são compostos de partículas que existem em um único estado quântico. Polaritons emitem luz, que é uma parte necessária de um interruptor óptico. Os pesquisadores observaram que um condensado de Bose-Einstein feito usando polaritons poderia atuar como um laser de polariton, outro recurso útil em um interruptor óptico. Os pesquisadores também observaram que alguns semicondutores, como o óxido de zinco, podem conter excitons à temperatura ambiente, um recurso muito útil.

Para criar o interruptor, os pesquisadores começaram com uma amostra de óxido de zinco, dentro da qual existiam microcavidades. Disparar um pulso de bomba ultravioleta em uma cavidade por alguns femtossegundos resultou em um flash de luz do condensado de Bose-Einstein no interior, durando o mesmo período de tempo. Mais importante, desligar o laser resultou no desligamento do flash de luz muito rapidamente – 1.000 vezes mais rápido do que outros interruptores optoelétricos. Isto foi devido à rápida taxa de extinção da população de polariton. O tempo que um interruptor óptico leva para ligar e desligar e vice-versa constitui uma de suas características mais importantes, e a taxa para este novo dispositivo foi várias ordens de magnitude melhor do que outros interruptores de polariton que foram desenvolvidos até agora :Bom o suficiente para colocar dispositivos usando esse switch na faixa de terahertz. + Explorar mais