超乎尋常的速度：光子時間晶體將掀起光學革命
發布時間：2023-09-15 1247人看過
最近的一項研究揭示了折射率的振蕩比現有理論所能解釋的更快。發表在《納米光子學》（Nanophotonics）雜志上的一項研究表明，通過快速調節折射率（即電磁輻射在介質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生光子時間晶體（PTC）。
研究人員制造出了近可見光譜的光子時間晶體，這可能會給光科學應用帶來革命性的變化。這一突破擴大了人們以前對光子時間晶體的認識范圍，以前人們只能在無線電波中看到光子時間晶體。
該研究的作者認為，在光域中維持光子時間晶體的能力可能會對光科學產生深遠影響，使未來真正具有顛覆性的應用成為可能。
PTC 是一種折射率隨時間快速升降的材料，在時間上等同于光子晶體，其中的折射率在空間中周期性振蕩，導致了珍貴礦物和昆蟲翅膀的虹彩等現象。
在這項新研究中，第一作者、以色列海法以色列理工學院的莫德凱-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）及其團隊，發送了波長為 800 納米的極短（5-6 飛秒）激光脈沖，穿過透明導電氧化物材料。
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行了探索。當材料的折射率恢復到正常值時，探針光束迅速紅移（即波長增加），然后藍移（波長減少）。
Segev說："晶體中被激發出高能量的電子一般需要十倍以上的時間才能弛豫回基態，許多研究人員認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生的。"
論文合著者 Shalaev 進一步指出，在光域中維持 PTC 的能力（如本文所展示的）將"開啟光科學的新篇章，實現真正的顛覆性應用"。然而，我們對這些可能的應用知之甚少，就像 20 世紀 60 年代的物理學家對激光可能的應用知之甚少一樣。
