آپٹیکل فلوکیٹ جالیوں میں فیمٹوسیکنڈ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ آف بلاک دوسل

28 اپریل 2024 کو ہوازہونگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (HUST) میں پروفیسر شو زیوین کی ٹیم نے چینی یونیورسٹی آف ہانگ کانگ (CUHK) میں پروفیسر سن ژیانکائی کی ٹیم کے ساتھ مل کر فوٹوونک کے بصری مشاہدے کی تازہ ترین تحقیقی پیشرفت شائع کی۔ Floquet -Bloch oscillations.
Bloch oscillations ایک کلاسیکی مربوط کوانٹم نقل و حمل کا رجحان ہے جو کسی متواتر پوٹینشل فیلڈ میں کوانٹم ذرات کی متواتر دولن کے طور پر ظاہر ہوتا ہے جو ایک لاگو مستقل قوت کے عمل کے تحت ہوتا ہے۔ بنیادی جسمانی اثر کے طور پر، مختلف قسم کے نظاموں جیسے کہ سیمی کنڈکٹر سپرلاٹیسس، الٹراکولڈ ایٹم، کپلڈ ویو گائیڈ صفوں، اور مصنوعی جہتی فوٹوونک جالیوں وغیرہ میں بلوچ دوغلوں کو دریافت اور تحقیق کیا گیا ہے۔ متعلقہ تحقیقی نتائج نہ صرف بنیادی ترقی کو فروغ دیتے ہیں۔ طبیعیات کی تحقیق، لیکن لہر کی تقریب کے ارتقاء کے لچکدار ہیرا پھیری کے لیے نئے آئیڈیاز اور طریقے بھی فراہم کرتے ہیں۔ تاہم، Bloch oscillation رجحان کے مطالعے نے بنیادی طور پر جامد نظاموں پر توجہ مرکوز کی ہے، اور وقتاً فوقتاً چلنے والے (Floquet) نظاموں میں Bloch oscillation رجحان کو مزید گہرائی میں تلاش کرنے کی ضرورت ہے۔

تصویر 1. (a) فیمٹوسیکنڈ لیزر ڈائریکٹ رائٹ ویو گائیڈ سرنی کا اسکیمیٹک۔ (b) تجرباتی طور پر تیار کردہ نمونے کے کراس سیکشن کی تصویر۔ (c) تجرباتی طور پر تیار کردہ نمونے کی ٹاپ ویو تصویر۔
اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، یہ مطالعہ فیمٹوسیکنڈ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ کے ذریعے تیار کردہ ایک جہتی موڑنے والی ویو گائیڈ سرنی کا استعمال کرتے ہوئے Froché نظام میں Bloch oscillation رجحان کی تحقیقات کرتا ہے، آپٹیکل Froché lattice میں Bloch oscillation رجحان کا ایک عمومی نظریہ تجویز کرتا ہے، اور تجرباتی طور پر بصری شکل دیتا ہے۔ آپٹیکل Froché-Bloch oscillation رجحان کا مشاہدہ کرتا ہے۔ جیسا کہ تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے، صف میں ویو گائیڈ کی موڑنے والی رفتار ایک جامع رفتار ہے جس میں سرکلر موڑنے پر مشتمل ہوتا ہے جو وقفے وقفے سے موڑنے پر ہوتا ہے۔ شام کے محور کے قریب کے تحت، اس ویو گائیڈ سرنی میں روشنی کی نقل و حمل کے ارتقاء کو بیان کرنے والی اتار چڑھاؤ کی مساوات ریاضی کے لحاظ سے شروڈنگر مساوات کے مساوی ہے جو ایک اطلاق شدہ برقی میدان کے عمل کے تحت متواتر ممکنہ فیلڈ میں الیکٹرانوں کے وقت پر منحصر ارتقاء کو بیان کرتی ہے، اور ویو گائیڈ سرنی میں روشنی کی نقل و حمل کی سمت شروڈنگر مساوات میں وقت کی اصطلاح کے مساوی ہے۔ ویو گائیڈ موڑنے والی رفتار کے گھماؤ کو منتقل شدہ روشنی کی لہر پر کام کرنے والی مساوی برقی فیلڈ فورس کے طور پر شمار کیا جاتا ہے، جہاں سرکلر موڑنے والی رفتار مساوی مستقل برقی فیلڈ فورس پیدا کرتی ہے جو بلوچ دوغلوں کی طرف لے جاتی ہے، اور متواتر موڑنے والی رفتار مساوی فیلڈ متواتر بجلی پیدا کرتی ہے۔ Frohnke ماڈیولیشن متعارف کرانے کی قوت۔ اس طرح، ویو گائیڈ سرنی آپٹیکل فلوکیٹ جالی میں بلوچ دولن کے رجحان کے مشاہدے کے قابل بناتی ہے۔

شکل 2۔ (a)-(d) واحد ویو گائیڈ ایکسائٹیشن پر تجرباتی مشاہدات۔ (e)-(h) وسیع بیم کے جوش میں تجرباتی مشاہدات۔
اس مطالعہ میں، ویو گائیڈ صفوں میں روشنی کی لہروں کی مسلسل ترسیل کے ارتقاء کو ویو گائیڈ فلوروسینس مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے دیکھا اور دیکھا گیا۔ تصویر 2 بالترتیب سنگل ویو گائیڈ واقعات اور وسیع بیم واقعات کے لیے آپٹیکل فروکیٹ جالی میں بلوچ دولن کے رجحان کے سانس لینے اور دولن کے طریقوں کو دکھاتا ہے۔ جب Floquet ماڈیولیشن کا دورانیہ Bloch oscillation پیریڈ کے کسی بھی انٹیجر ملٹیپل کے مساوی ہوتا ہے، تو Floquet بازی مسلسل اور صفر کے برابر ہوتی ہے، اور آپٹیکل Floquet-Bloch oscillations اس مدت کے ساتھ جو Floquet ماڈیولیشن پیریڈ کا سب سے کم عام ملٹیپل ہے اور Bloch دولن کی مدت ہوتی ہے. باقی صورتوں میں، Floquet بازی اب 0 کے برابر نہیں ہے، اور روشنی کی ترسیل عام طور پر پھیلی ہوئی تفریق سے ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، محققین نے نظریاتی اور تجرباتی طور پر فلوکے ماڈیولیشن پیرامیٹرز کے آپٹیکل فلوکے-بلوچ دوسلن پر اثر کی چھان بین کی، جس سے اس رجحان کی منفرد ارتقائی نوعیت کا انکشاف ہوا، جس میں فلوکے ماڈیولیشن کی مدت سے وابستہ فریکٹل اسپیکٹرل خصوصیات اور فریکشنل آرڈر فلوکائی شامل ہیں۔ فلوکے ماڈیولیشن طول و عرض سے وابستہ سرنگ کی خصوصیات۔

تصویر 3. (a) آپٹیکل Froquet-Bloch oscillations کی فریکٹل اسپیکٹرل خصوصیات۔ (b) آپٹیکل Floquet-Bloch oscillations کی فریکشنل آرڈر فلوکیٹ-بلوچ ٹنلنگ خصوصیات۔
آپٹیکل Floquet-Bloch oscillations کا بصری مشاہدہ لہر فنکشن کے ارتقاء کا ایک نیا طریقہ کار ظاہر کرتا ہے، جو بنیادی تحقیق اور عملی استعمال دونوں میں بہت اہمیت رکھتا ہے۔ بنیادی تحقیق کے لحاظ سے، نظریاتی ماڈل اور تجرباتی پلیٹ فارم بائنری جالیوں، غیر ارمین جالیوں، اور آپٹیکل نان لائنیرٹیز کے ساتھ فروہائیک-بلوچ دوغلوں کے ڈیزائن اور ماڈیولیشن کے باہمی تعامل سے پیدا ہونے والے ناول کے مظاہر کی مزید کھوج کی حمایت کرتا ہے۔ اور عملی ایپلی کیشنز کے لحاظ سے، آپٹیکل Frohike-Bloch oscillations بنیادی طور پر ایک مربوط نقل و حمل کا رجحان ہے، اور اس طرح عملی ایپلی کیشنز میں، آپٹیکل Floquet-Bloch oscillations بنیادی طور پر ایک مربوط نقل و حمل کا رجحان ہے، اور اس طرح تحقیق کی ایک قسم کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ پلیٹ فارمز جیسے مصنوعی فریکوئنسی ڈومین جالی، کولڈ ایٹم، اسپیس ٹائم کرسٹل، اور کوانٹم واک، اور توقع کی جاتی ہے کہ تعدد کی تبدیلی، درستگی کی پیمائش، اور مختلف قسم کی لہروں کی منتقلی کی ہیرا پھیری کے لیے استعمال کیے جائیں گے۔