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美國科學家研發出的零折射率波導讓光駐波首次“現形”

據物理學家組織網日前報導, 美國科學家研發出可與目前的矽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。 這對於集成光子學來說至關重要,

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盪得太快, 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產生的波被稱為駐波。

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盪, 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。

研究人員解釋說, 這為矽光子學增加了重要工具, 可以將這一設備應用于傳統的光子設備。 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。

記者 劉霞

原標題:零折射率波導讓光駐波首次“現形”

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