光子時(shí)間晶體的新設(shè)計(jì)改變控制光的方式
一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)首次設(shè)計(jì)出了逼真的光子時(shí)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(lái)了令人興奮的可能性。 [p_C?hHO
芬蘭阿爾托大學(xué)助理教授Viktar Asadchy說(shuō)：“這項(xiàng)工作可能導(dǎo)致光子時(shí)間晶體的首次實(shí)驗(yàn)性實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)它們進(jìn)入實(shí)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(jìn)傳感器到創(chuàng)新激光技術(shù)，這項(xiàng)研究挑戰(zhàn)了我們?nèi)绾慰刂乒馕镔|(zhì)相互作用的界限"。 bjq2XP?LL
這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）雜志上。 K3t^y`z
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這項(xiàng)工作可能會(huì)導(dǎo)致光子時(shí)間晶體的首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，將其推向?qū)嶋H應(yīng)用并可能改變行業(yè) sQe>LN p,G
光子時(shí)間晶體是一類獨(dú)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(shí)間晶體在空間上保持一致，但在時(shí)間上呈現(xiàn)周期性振蕩。這種與眾不同的特性產(chǎn)生了 “動(dòng)量帶隙”，即光在晶體內(nèi)停頓，而其強(qiáng)度隨時(shí)間呈指數(shù)增長(zhǎng)的不尋常狀態(tài)。 tt>=Vt '
要理解光在光子時(shí)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(wàn)次——這種非凡的現(xiàn)象挑戰(zhàn)了我們對(duì)光學(xué)的傳統(tǒng)理解。 \7,'o] >M-
光子時(shí)間晶體的一個(gè)潛在應(yīng)用是納米傳感。 \Tj( ]
Asadchy說(shuō)：“想象一下，我們想檢測(cè)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(shí)，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的微量光。光子時(shí)間晶體可以捕捉這種光并自動(dòng)放大，從而利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高效的檢測(cè)。" jDc5p3D&[]
長(zhǎng)期以來(lái)，為可見(jiàn)光制造光子時(shí)間晶體一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰獦O快地同時(shí)大振幅地改變材料特性。迄今為止，光子時(shí)間晶體最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)演示——由同一研究團(tuán)隊(duì)的成員開(kāi)發(fā)--僅限于更低的頻率，如微波。 tI(co5
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