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零折射率波導讓光駐波首次“現形”

發佈時間:2017-10-13 15:20:02  |  來源:科技日報  |  作者:劉霞  |  責任編輯:張聃虹

 據物理學家組織網日前報道,美國科學家研發出可與目前的硅光子技術相容的零折射率波導,而且他們還借此觀察到了一種此前被認為不能觀察到的物理學現象——光的駐波。這一研究發表在美國化學學會(ACS)旗下《光子學》雜誌上。

 該研究由哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院的科學家進行,哈佛技術發展辦公室已為新技術申請了專利,正在探索其可能的商業應用。

 當折射率為零時,光不再表現為移動的波——即在空間中移動的一系列波峰和波谷,相反,光波會延伸至無限長。這對於整合光子學來説至關重要,因為大多數光學設備使用兩種或多種光波之間的相互作用來工作,如果波長無限長,匹配這一波長的相位很容易。

 哈佛物理學教授艾瑞克·馬茲爾領導的團隊此次研製出一種零折射率的波導,並借助其首次看見了駐波。一般而言,光波的波長太小且振蕩得太快,因此很難對其屬性進行測量,只能給出平均值。真正看見波長的唯一方式是讓兩種波進行干涉,而頻率相同、傳輸方向相反的兩種波進行干涉産生的波被稱為駐波。

 研究人員讓兩束位於相反方向的光通過這個波導,從而製造出了駐波。每束波以同樣的頻率在相反的方向快速振蕩,這意味著它們會在某個地方相互抵消而在其他地方增強,從而製造出一種全亮或全暗的模式。而且,因為這一波導的折射率為零,該研究團隊能將波長延伸直至看見。這可能是擁有無限長波長的駐波首次被看見。

 研究人員解釋説,這為硅光子學增加了重要工具,可以將這一設備應用於傳統的光子設備。未來的量子電腦可能基於通過光子通信的受激原子網路,原子相互作用的範圍大致相當於光的波長。通過使波長變長,就能借助長範圍的相互作用來對量子設備進行升級。

 
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