光子刹车奇迹南科大丛龙庆课题组的科技神话
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。
如果将腔内的非稳态光子比作高速公路上的汽车，那么能够控制这些汽车的刹车时间就像精确地控制损耗一样。通过向激发的谐振腔内注入适量的损耗，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“刹车”。这种精确控制对于许多光学应用至关重要，它允许科学家们操控不稳定状态下的光子，就像驾驶者掌握着汽车一样。
研究人员使用具有两个本征模式的谐振腔作为示例。在激发后，这两个模式会以不同的寿命和频率辐射。在这个过程中，如果恰当地向腔内注入载流子，就可以瞬时调节谐振腔中的损耗，从而动态调控激发后的光子行为并观测到有趣现象。
通过太赫兹探测技术，他们观察到了两个模式之间异步调制以及被调制区域周围产生的一系列涟漪。这些发现提供了对非稳态过程物理机制理解的新视角，并且通过数值模拟重现了所有实验结果。
此外，这项研究还揭示了如何利用超快瞬态损耗来区分紧密耦合但不同频率分量，即使它们是同时存在于同一时域中的。此技术对于开发高性能波束扫描器件和线性太赫兹通信系统都具有潜力。此外，还有可能将这一方法应用于量子压缩态产生，为未来的量子信息处理提供新的途径。
