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中国团队找到减慢光速新方法,损耗降到记录的五分之一

2024-01-09 15:12:51 综合报道 阅读:
近日,中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队提出了一种在光子芯片上减慢光速的新方法,有望极大地提高慢光光子芯片器件的性能···

光速是宇宙中最快的速度,也是所有物质和信息传播的速度上限,被认为是无法超越的。虽然光速不能被超越,但能被减慢,例如光通过玻璃或水之类的介质时速度就会放缓。将光速减慢,有助于更好地操控光子,进而提升对光信息的获取、传输、处理与缓存能力以及相关应用和器件的性能。因此,如何将光速减慢一直是科学家重点突破的关键目标之一。sVAednc

近日,中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队提出了一种在光子芯片上减慢光速的新方法,有望极大地提高慢光光子芯片器件的性能,相关研究成果以“Ultrahigh-Q Metasurface Transparency Band Induced by Collective–Collective Coupling”为题发表在纳米科技领域国际顶级期刊《Nano Letters》。sVAednc

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据介绍,常规材料对光速的减慢十分有限,为了将光速大幅减慢,人们提出了包括电磁诱导透明(EIT)、玻色-爱因斯坦凝聚、光子晶体等多种技术来实现强慢光效应。其中,EIT技术是最早实现强慢光效应的方法,其原理是利用原子系统跃迁通道之间的量子相干效应来消除电磁波传播过程中介质的影响。基于EIT技术,早在1999年哈佛大学的研究团队就在450nK的超冷原子中实现了17m/s的极慢光速。然而,对于所有这些强慢光器件损耗是其一大核心限制因素。sVAednc

为此,研究团队提出了一种基于晶格共振与晶格共振发生耦合诱导产生的新型类EIT现象,极大地抑制了其损耗,从而在100nm高度的硅纳米柱阵列上实现了慢光效应,将光速减慢了1万多倍,真空中光速为3×108m/s,也就是光速被减慢到了3×104m/s以下。sVAednc

于此同时,团队在实验上测得了高达2750的超高品质因子,是现有纪录品质因子483的五倍以上,也即意味着损耗不到目前记录的五分之一,损耗极低。该研究还进一步发现了一种具有连续域束缚态(BIC)特性的集体型类EIT现象,其品质因子和慢光指数在理论上均按照反二次函数发散到无穷大。sVAednc

据悉,研究团队此次实现的超低损耗强慢光效应,有望在光传感、光通信、光计算、光存储和光缓存等领域获得广泛的应用,也为慢光超构表面硅基光子芯片的设计和研究提供了新的思路。sVAednc

责编:Ricardo
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