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零折射率波导让光驻波首次“现形”

来源:科技日报 发布时间:2017年10月13日

  科技日报北京10月12日电 (记者刘霞)据物理学家组织网日前报道,美国科学家研发出可与目前的硅光子技术兼容的零折射率波导,而且他们还借此观察到了一种此前被认为不能观察到的物理学现象——光的驻波。这一研究发表在美国化学学会(ACS)旗下《光子学》杂志上。

  该研究由哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的科学家进行,哈佛技术发展办公室已为新技术申请了专利,正在探索其可能的商业应用。

  当折射率为零时,光不再表现为移动的波——即在空间中移动的一系列波峰和波谷,相反,光波会延伸至无限长。这对于集成光子学来说至关重要,因为大多数光学设备使用两种或多种光波之间的相互作用来工作,如果波长无限长,匹配这一波长的相位很容易。

  哈佛物理学教授艾瑞克·马兹尔领导的团队此次研制出一种零折射率的波导,并借助其首次看见了驻波。一般而言,光波的波长太小且振荡得太快,因此很难对其属性进行测量,只能给出平均值。真正看见波长的唯一方式是让两种波进行干涉,而频率相同、传输方向相反的两种波进行干涉产生的波被称为驻波。

  研究人员让两束位于相反方向的光通过这个波导,从而制造出了驻波。每束波以同样的频率在相反的方向快速振荡,这意味着它们会在某个地方相互抵消而在其他地方增强,从而制造出一种全亮或全暗的模式。而且,因为这一波导的折射率为零,该研究团队能将波长延伸直至看见。这可能是拥有无限长波长的驻波首次被看见。

  研究人员解释说,这为硅光子学增加了重要工具,可以将这一设备应用于传统的光子设备。未来的量子计算机可能基于通过光子通信的受激原子网络,原子相互作用的范围大致相当于光的波长。通过使波长变长,就能借助长范围的相互作用来对量子设备进行升级。

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