光子时间晶体的新设计可能会改变我们使用和控制光的方式
发布时间：2025-02-07 09:36:05 阅读数： 529
来源：王旭晨/阿尔托大学
一个国际科研团队在《自然光子学》杂志上发表了他们的研究成果：首次设计出真实的光子时间晶体。这种奇异材料能指数级放大光，为更快、更紧凑的激光器、传感器等光学设备铺平了道路，预示着通信、成像和传感领域的革新。
光子时间晶体是一种独特的光学材料，与传统晶体不同，它在空间上保持均匀，但时间上呈现周期性振荡。这种特性创造了一个“动量带隙”，让光在晶体内部暂停，并随时间指数增长。想象一下，光在空气和水之间以极快的速度穿梭，而光子时间晶体能让这种光得到前所未有的放大。
该团队由芬兰阿尔托大学、东芬兰大学、卡尔斯鲁厄理工学院和哈尔滨工程大学的研究人员组成。他们通过理论模型和电磁模拟，提出了实现可见光光子时间晶体的首个实用方法。使用微小的硅球，他们预测在实验室中利用现有光学技术，可以实现放大以往难以达到的光的特殊条件。
阿尔托大学的Viktar Asadchy助理教授表示，这一突破可能推动光子时间晶体进入实际应用，改变工业领域。例如，在纳米传感方面，光子时间晶体可以捕获并自动放大病毒、污染物或疾病生物标志物等小颗粒发出的微量光，使现有设备检测更有效率。
尽管之前已有光子时间晶体的实验演示，但仅限于微波等更低频率。此次研究首次针对可见光提出了实用方法，为光子时间晶体的广泛应用奠定了基础。
