超乎尋常的速度：光子時(shí)間晶體將掀起光學(xué)革命
發(fā)布時(shí)間：2023-09-15 932人看過
最近的一項(xiàng)研究揭示了折射率的振蕩比現(xiàn)有理論所能解釋的更快。發(fā)表在《納米光子學(xué)》（Nanophotonics）雜志上的一項(xiàng)研究表明，通過快速調(diào)節(jié)折射率（即電磁輻射在介質(zhì)中的速度與在真空中的速度之比），可以在光譜的近可見部分產(chǎn)生光子時(shí)間晶體（PTC）。
研究人員制造出了近可見光譜的光子時(shí)間晶體，這可能會給光科學(xué)應(yīng)用帶來革命性的變化。這一突破擴(kuò)大了人們以前對光子時(shí)間晶體的認(rèn)識范圍，以前人們只能在無線電波中看到光子時(shí)間晶體。
該研究的作者認(rèn)為，在光域中維持光子時(shí)間晶體的能力可能會對光科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，使未來真正具有顛覆性的應(yīng)用成為可能。
PTC 是一種折射率隨時(shí)間快速升降的材料，在時(shí)間上等同于光子晶體，其中的折射率在空間中周期性振蕩，導(dǎo)致了珍貴礦物和昆蟲翅膀的虹彩等現(xiàn)象。
在這項(xiàng)新研究中，第一作者、以色列海法以色列理工學(xué)院的莫德凱-塞格夫（Mordechai Segev）與合作者、美國印第安納州普渡大學(xué)的弗拉基米爾-沙拉耶夫（Vladimir Shalaev）和亞歷山德拉-博爾塔塞娃（AlexndraBoltasseva）及其團(tuán)隊(duì)，發(fā)送了波長為 800 納米的極短（5-6 飛秒）激光脈沖，穿過透明導(dǎo)電氧化物材料。
這引起了折射率的快速變化，使用波長稍長（近紅外）的探針激光束對這種變化進(jìn)行了探索。當(dāng)材料的折射率恢復(fù)到正常值時(shí)，探針光束迅速紅移（即波長增加），然后藍(lán)移（波長減少）。
Segev說："晶體中被激發(fā)出高能量的電子一般需要十倍以上的時(shí)間才能弛豫回基態(tài)，許多研究人員認(rèn)為我們在這里觀察到的超快弛豫是不可能的。我們還不清楚它是如何發(fā)生的。"
論文合著者 Shalaev 進(jìn)一步指出，在光域中維持 PTC 的能力（如本文所展示的）將"開啟光科學(xué)的新篇章，實(shí)現(xiàn)真正的顛覆性應(yīng)用"。然而，我們對這些可能的應(yīng)用知之甚少，就像 20 世紀(jì) 60 年代的物理學(xué)家對激光可能的應(yīng)用知之甚少一樣。
