科技部人才与科学普及司揭秘南科大丛龙庆课题组的光子刹车奇迹
近日，南方科技大学电子与电气工程系副教授丛龙庆及其合作者成功实现了“光子刹车”效应的演示，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换等现象。他们利用超材料构造的谐振腔和太赫兹光泵探测技术，通过向激发的光学谐振腔内注入损耗来改变非稳态光子的弛豫时间，从而实现对光子的精确控制。
这一研究揭示了如何通过给非稳态光子腔添加损耗，就像在汽车中增加可控摩擦一样，可以精确控制光子的弛豫时间。这一过程发生在极短的皮秒甚至飞秒量级，使得对时机的控制变得更加挑战性。
研究人员使用具有两个本征模式的谐振腔作为例子。在激发后，这两个模式以不同的弛豫寿命和频率辐射。在适当时机向腔内注入载流子，可以调节瞬态损耗，从而动力学调控激发后的光子行为，并观察到有趣现象，如异步调制和“涟漪”现象。
实验结果显示，通过太赫兹光泵探测技术，在皮秒尺度上验证了这些理论预测。此外，数值模拟还能再现所有实验数据，为理解这一非稳态过程提供物理依据。
此项研究不仅开启了一种新的方法来区分简并模式，而且为超快波束扫描器件、线性太赫兹通信以及量子压缩态产生提供了新的思路。论文已在《Nature Communications》杂志上发表，并获得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。
