作者:刁雯蕙 来源:中国科学报 发布时间:2024/1/9 20:32:30
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研究团队提出光子芯片上减慢光速新方法

 

“天上一日,地上一年”,寄托了我国古人对长生不老的美好愿望。事实上,古人的这一时空观念和智慧与爱因斯坦的狭义相对论相吻合。根据狭义相对论,当我们的速度接近光速时,时间会变慢。真空中的光速c约为30万公里每秒,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。

光速不能被超越,但能被减慢。1999年哈佛大学Hau等人利用电磁诱导透明(EIT)技术在接近绝对零度的超冷原子中实现了17米每秒的极慢光速(相当于一名优秀运动员的自行车骑行速度)。近些年来,人们进一步发展了玻色-爱因斯坦凝聚、光子晶体等多种技术来实现慢光效应。然而,在所有这些慢光技术中,损耗是一大核心限制因素。

1月6日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院先进集成技术研究所副研究员李光元团队在超构表面光子慢光芯片的损耗抑制研究中获新突破。相关成果发表于国际期刊《纳米快报》,并被选为封面文章。

封面图 研究团队供图


研究团队通过利用两种表面晶格共振模式(SLR)的干涉耦合来实现常温下的新型类EIT现象,在一百纳米高的硅纳米柱阵列上使光速减慢了一万多倍,不到30公里每秒,同时实验测得损耗低至现有纪录的不到五分之一,从而实现了“硅柱中百纳米,空气中一毫米”的现象。此外,还在理论上预测出一种能使光速减慢系数和品质因子(与损耗成反比)同时以反二次函数发散到无穷大的慢光现象。

该研究将有望极大地提高慢光光子芯片器件的性能,并在光传感、光通信、光计算和光缓存等领域获得广泛的应用,也为慢光技术的研究提供了新的思路。该研究中,深圳先进院为论文第一单位,集成所副研究员李光元为本文的通讯作者,团队成员硕士研究生赵学骞为第一作者。

相关论文信息: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c04174

 
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