晶体中停止的光波有望控制光子的新方法
(Yuichiro Chino/Getty Images)
寻找新的方法来减缓短暂的光线,甚至阻止它们进入轨道,这可能会导致更先进的光子设备,例如激光器,LED显示器,光纤镜和传感器。
在一个由硅晶体制成的狡猾陷阱中,表现得好像已变形,科学家们找到了一种灵活的新方法,使小浪绝对静止。
可以以几种不同的方式停止光,例如通过冷却原子云甚至编织光波一起。这种新方法来自荷兰的Amolf和Delft技术大学,具有将新技术应用带入现实的优势。
“这一原则提供了一种新的方法来减慢光场,从而增强其力量,”物理学家Ewold Verhagen说的Amolf。 “在芯片上意识到这一点对于许多应用尤其重要。”
该团队的工作是基于使用二维材料(例如石墨烯。在导电材料中,电子可以自由移动,像小型高速公路一样沿缩小。但是,应用磁场可以将电子的移动限制为某些能量,称为兰道水平。
不仅磁铁将电子推向兰道水平。由单层原子组成的二维石墨烯也可以做到。通常,石墨烯是导电的。但是,如果将石墨烯扭曲或扭曲(例如通过拉伸),则可以将电子局限于Landau水平,将正常导电材料变成绝缘体。
Verhagen与Amolf的RenéBarczyk和Delft University的Kobus Kuipers一起,试图找出他们是否可以找到对光子具有类似作用的材料,与扭曲的石墨烯对电子的材料相似。
现在,可以用与石墨烯类似的材料(称为光子晶体)操纵光。研究人员发现,他们可以以类似的方式停滞光波。
“光子晶体通常由常规(二维)组成 - 硅层中的孔的图案。光可以在该材料中自由移动,就像石墨烯中的电子一样,”Barczyk解释了。
“以正确的方式打破这种规律性将变形阵列并因此锁定光子。这就是我们为光子创建Landau级别的方式。”
该团队的蜂窝光子晶体能够使用代表不同类型的变形(例如弯曲或翘曲)的过程将光线限制在Landau水平上。而且他们甚至能够在同一材料的不同地方诱导不同类型的翘曲,从而产生光子晶体,其中光可以在某些部分自由流动,但被限制在其他地方。
这一发现需要进一步的发展,但确实使科学家更接近对很小规模的光的精细控制。
“这使片上的应用程序更加接近,”维哈根说。
“如果我们可以将纳米级的光限制在纳米级的中,那么它的强度将得到极大的增强。不仅在一个位置,而且在整个晶体表面上。这种光浓度在纳米光子设备中非常重要,例如,用于开发有效的激光器或量子光源。”
该团队的研究已发表在自然光子学。