南科大丛龙庆课题组揭秘光子刹车如何开启科技奇迹
近日，南方科技大学电子与电气工程系副教授丛龙庆及其团队在超材料构造的谐振腔中成功实现了“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和线性频率转化等现象。这项研究成果发表在Nature Communications上，以“Temporal loss boundary engineered photonic cavity”为题。
如果将谐振腔内的光子比作高速公路上的汽车，那么能够控制这些汽车的速度和方向，就像精确操控光子的弛豫时间一样。通过向激发的谐振腔内注入损耗，可以改变非稳态光子的弛豫过程，从而减少其弛豫时间，实现对光子的精确控制。这种控制不仅可以避免损耗，还能带来意想不到的价值。
这项研究利用飞秒激光脉冲向半导体腔内注入载流子，从而实现对非稳态光子的动力学调控。在实验中，团队发现当适当时机注入载流子时，可以控制谐振腔的瞬态损耗，从而观察到有趣现象，如异步调制和频率分量的产生。
通过太赫兹探测技术，在皮秒时间尺度下验证了这些现象，并利用瞬态双极化模型从物理上理解了这一过程。此外，这种超快瞬态损耗注入还具有分离两个简并模式、不影响其他属性的情况下的能力，这对于其他任何手段来说是无法达到的。
此外，该研究还揭示了一种新的线性频率转换机制，有望用于太赫兹波段应用，而非稳态超快调控过程则可能为量子压缩态产生提供新的思路。该研究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，是南科大电子与电气工程系的一次重要成就。
