光學(xué)領(lǐng)域維持PTC的能力對(duì)光科學(xué)的影響

發(fā)表在《納米光子學(xué)》雜志（Nanophotonics）上的一項(xiàng)新研究成果表明，折射率，電磁輻射在介質(zhì)中的速度與其在真空中的速度之比，可以被快速調(diào)制，從而在光譜的近可見(jiàn)部分產(chǎn)生光子時(shí)間晶體(PTC)。該研究的作者認(rèn)為，在光學(xué)領(lǐng)域維持PTC的能力可能對(duì)光科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，使未來(lái)真正具有顛覆性的應(yīng)用成為可能。

PTC是一種折射率隨時(shí)間迅速上升和下降的材料，它是光子晶體的時(shí)間等價(jià)物，光子晶體的折射率在空間中周期性振蕩，例如，珍貴礦物和昆蟲(chóng)翅膀的虹彩。

用于在單周期狀態(tài)下測(cè)量時(shí)間折射的實(shí)驗(yàn)裝置 PTC只有在折射率隨電磁波頻率的單一周期上升和下降時(shí)才穩(wěn)定，因此，不出所料，PTC迄今為止已在電磁頻譜的最低頻率端觀察到:無(wú)線電波。 在這項(xiàng)新研究中，來(lái)自以色列海法以色列理工學(xué)院的Mordechai Segev與來(lái)自美國(guó)印第安納州普渡大學(xué)的Vladimir Shalaev和alexandra Boltasseva及其團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)透明導(dǎo)電氧化物材料發(fā)射了波長(zhǎng)為800納米的極短(5~6飛秒)激光脈沖。

這引起了折射率的快速變化，使用探針激光束在稍長(zhǎng)的波長(zhǎng)(近紅外)進(jìn)行了探索。當(dāng)材料的折射率松弛回正常值時(shí)，探測(cè)光束迅速紅移(即波長(zhǎng)增加)，然后藍(lán)移(波長(zhǎng)減少)。

每一次折射率變化所花費(fèi)的時(shí)間都是極小的，小于10飛秒，因此，在形成穩(wěn)定PTC所需的單周期內(nèi)。 Segev說(shuō)：“在晶體中被激發(fā)到高能量的電子通常需要十倍以上的時(shí)間才能放松到基態(tài)，許多研究人員認(rèn)為我們?cè)谶@里觀察到的超快速弛豫是不可能的。我們還不清楚它是如何發(fā)生的?！?合著者Shalaev進(jìn)一步表示，在光學(xué)領(lǐng)域維持PTC的能力，正如這里所展示的，將打開(kāi)光科學(xué)的新篇章，并實(shí)現(xiàn)真正的顛覆性應(yīng)用。然而，我們對(duì)這些可能是什么所知甚少，就像20世紀(jì)60年代的物理學(xué)家對(duì)激光的可能應(yīng)用所知一樣。