科技处官网光子刹车效应揭秘南科大丛龙庆课题组开创性研究成果
近日，南方科技大学电子与电气工程系副教授丛龙庆及其合作伙伴利用超材料构造的谐振腔和太赫兹光泵探测技术成功实现了“光子刹车”效应，并在皮秒尺度上观察到了光子的简并模式剥离、线性频率转化等现象。他们的研究成果以“Temporal loss boundary engineered photonic cavity”为题，在Nature Communications上发表。
这项研究可以被想象成用一种特殊方式控制汽车的刹车。通常，我们会尽量减少损耗，但在这个实验中，科学家们通过精确控制损耗来达到目的。这就像给汽车增加一个可控摩擦系统，使得非稳态光子能够被迅速地“停下”。
科学家们使用具有两个本征模式的谐振腔作为例子。在激发光脉冲进入腔体后，这两个模式开始辐射，而如果在适当时机注入载流子，就可以控制谐振腔的瞬态损耗，从而调节动力学过程并观察到有趣的现象。
通过频域分析，可以清楚地看到两个模式之间如何调制，以及这种调制引起的一系列现象。此外，他们还利用太赫兹光泵探测技术在皮秒时间尺度内验证了这些特征，并利用瞬态双极化模型从物理上解释了整个过程。
这种超快瞬态损耗注入技术使得能将两种简并模式分离开来，而这种区分方法是目前任何其他手段无法实现的。此外，这种技术还有潜力用于太赫兹波段中的线性频率转换，有助于绕开非线性参量对强场光源依赖的问题。
丛龙庆是该论文唯一通讯作者，南科大也是该论文第一单位，该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和国家青年人才计划项目资助。