研究有望擺脫光子時間晶體對高功率調制的依賴

近日，哈爾濱工程大學王旭辰教授與芬蘭阿爾托大學、東芬蘭大學及德國卡爾斯魯厄理工學院等團隊合作，在光子時間晶體領域取得了重要進展，解決了長期以來光子時間晶體動量帶隙受限的理論難題。相關成果于11月12日發表于國際頂級期刊《自然·光子學》。

基于硅納米球陣列超表面的光子時間晶體示意圖。哈爾濱工程大學供圖

光子時間晶體是一種特殊的隨時間周期性變化的光學結構，可以像激光一樣放大光能。這種結構能制造出一種“動量帶隙”，讓處于帶隙中的光能量隨時間指數放大。此前學者認為要制造這種帶隙需要很大的能量，可能會損壞材料。

團隊從理論上證實了通過對具有諧振特性的材料進行周期性調制，可以實現無限寬的動量帶隙，從而對動量譜中所有的光波模式進行指數級放大。并且，此項工作證實如果材料能自己產生電磁共振，那么只需要很小的能量就能制造出這種帶隙。

該發現有望擺脫光子時間晶體對高功率調制的依賴，為制造更高效的激光器、定向光源和先進傳感器提供了全新思路。