零折射率波导让光驻波首次“现形”

来源：科技日报

据物理学家组织网日前报道，美国科学家研发出可与目前的硅光子技术兼容的零折射率波导，而且他们还借此观察到了一种此前被认为不能观察到的物理学现象——光的驻波。这一研究发表在美国化学学会（ACS）旗下《光子学》杂志上。

该研究由哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的科学家进行，哈佛技术发展办公室已为新技术申请了专利，正在探索其可能的商业应用。

当折射率为零时，光不再表现为移动的波——即在空间中移动的一系列波峰和波谷，相反，光波会延伸至无限长。这对于集成光子学来说至关重要，因为大多数光学设备使用两种或多种光波之间的相互作用来工作，如果波长无限长，匹配这一波长的相位很容易。

哈佛物理学教授艾瑞克·马兹尔领导的团队此次研制出一种零折射率的波导，并借助其首次看见了驻波。一般而言，光波的波长太小且振荡得太快，因此很难对其属性进行测量，只能给出平均值。真正看见波长的唯一方式是让两种波进行干涉，而频率相同、传输方向相反的两种波进行干涉产生的波被称为驻波。

研究人员让两束位于相反方向的光通过这个波导，从而制造出了驻波。每束波以同样的频率在相反的方向快速振荡，这意味着它们会在某个地方相互抵消而在其他地方增强，从而制造出一种全亮或全暗的模式。而且，因为这一波导的折射率为零，该研究团队能将波长延伸直至看见。这可能是拥有无限长波长的驻波首次被看见。

研究人员解释说，这为硅光子学增加了重要工具，可以将这一设备应用于传统的光子设备。未来的量子计算机可能基于通过光子通信的受激原子网络，原子相互作用的范围大致相当于光的波长。通过使波长变长，就能借助长范围的相互作用来对量子设备进行升级。

作者： 刘霞