帖子
勛章
關(guān)注
任務(wù)
光子時間晶體的新設(shè)計改變控制光的方式 一個國際研究團隊首次設(shè)計出了逼真的光子時間晶體——一種能以指數(shù)形式放大光線的奇異材料。這一突破為更快、更緊湊的激光器、傳感器和其他光學(xué)設(shè)備奠定了基礎(chǔ)，從而為通信、成像和傳感等領(lǐng)域帶來了令人興奮的可能性。 芬蘭阿爾托大學(xué)助理教授Viktar Asadchy說：“這項工作可能導(dǎo)致光子時間晶體的首次實驗性實現(xiàn)，推動它們進入實際應(yīng)用，并有可能改變各行各業(yè)。從高效光放大器和先進傳感器到創(chuàng)新激光技術(shù)，這項研究挑戰(zhàn)了我們?nèi)绾慰刂乒馕镔|(zhì)相互作用的界限"。 這項研究發(fā)表在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）雜志上。  這項工作可能會導(dǎo)致光子時間晶體的首次實驗實現(xiàn)，將其推向?qū)嶋H應(yīng)用并可能改變行業(yè) 光子時間晶體是一類獨特的光學(xué)材料。與具有空間重復(fù)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)晶體不同，光子時間晶體在空間上保持一致，但在時間上呈現(xiàn)周期性振蕩。這種與眾不同的特性產(chǎn)生了 “動量帶隙”，即光在晶體內(nèi)停頓，而其強度隨時間呈指數(shù)增長的不尋常狀態(tài)。 要理解光在光子時間晶體內(nèi)相互作用的特殊性，可以想象一下光在介質(zhì)中穿行的情景，這種介質(zhì)每秒在空氣和水之間切換四千萬次——這種非凡的現(xiàn)象挑戰(zhàn)了我們對光學(xué)的傳統(tǒng)理解。 光子時間晶體的一個潛在應(yīng)用是納米傳感。 Asadchy說：“想象一下，我們想檢測一種小顆粒的存在，如病毒、污染物或癌癥等疾病的生物標(biāo)記物。當(dāng)粒子被激發(fā)時，會發(fā)出特定波長的微量光。光子時間晶體可以捕捉這種光并自動放大，從而利用現(xiàn)有設(shè)備實現(xiàn)更高效的檢測。" 長期以來，為可見光制造光子時間晶體一直是一項挑戰(zhàn)，因為需要極快地同時大振幅地改變材料特性。迄今為止，光子時間晶體最先進的實驗演示——由同一研究團隊的成員開發(fā)--僅限于更低的頻率，如微波。 在最新研究成果中，該團隊通過理論模型和電磁模擬，首次提出了實現(xiàn)“真正光學(xué)”光子時間晶體的實用方法。他們預(yù)測，通過使用微小硅球陣列，以前無法實現(xiàn)的光放大所需的特殊條件終于可以在實驗室中利用已知的光學(xué)技術(shù)實現(xiàn)。 該團隊由來自阿爾托大學(xué)、東芬蘭大學(xué)、卡爾斯魯厄理工學(xué)院和哈爾濱工程大學(xué)的研究人員組成。 相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2024-11-photonic-crystals.html 論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41566-024-01563-3 |
