南科大丛龙庆课题组揭秘光子刹车两维护新发现的光速制动力
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、线性频率转化等现象。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，从而实现对光子的动力学调控。
如果将这一过程比作汽车在高速公路上的行驶，那么控制损耗就像给汽车安装可控摩擦系统一样，可以精确地操控非稳态光子的弛豫时间，就像是驾驶汽车一样。这种操作通常发生在皮秒甚至飞秒量级，是多数光学过程中避免损耗所不具备的能力。
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被激发并以各自不同的弛豫寿命和频率向外辐射。在适当时机向腔内注入浓度可控载流子，可以控制瞬态损耗，从而调节非稳态图中的动力学行为，并观察到有趣现象，如异步调制和涟漪形成。
通过太赫兹光泵探测实验，他们验证了这些特征，并利用瞬态双极化模型从物理上理解了这个过程。这种超快瞬态损害注入技术能够区分两种耦合模式，而其他方法无法达到。此外，这种技术还可能为太赫兹波段提供新的线性频率转换思路，有助于绕过强场依赖的问题。
该研究成果发表在Nature Communications杂志上，由丛龙庆担任通讯作者，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。
