耳语画廊模式，一种可以在凹表面传播的波，已经被证明对新技术的发展很有前途，特别是在光子学方面。由于几何限制，在圆对称光学微谐振器(即可以限制光的微米级结构)中，这些模式显示整数量化角动量值。虽然许多效应利用了这种模式，但也有一些应用可能需要非整数角动量。
美国国家标准与技术研究所和马里兰大学的研究人员最近开发了一种独特的光子晶体微环，使具有分数阶光学角动量的耳语画廊模式成为可能。在《物理评论快报》(Physical Review もんむすくえすと在线Letters, PRL)上介绍的这种环形结构，可能为传感器、测量工具、非线性光学器件和其他技术的创造带来有趣的可能性。
“我们最近的PRL论文建立在我们之前在《自然·光子学》上的工作基础上，在那里我们介绍了一个‘微齿轮’光子晶体环的结构，”进行这项研究的研究人员之一Xiyuan Lu告诉Phys.org。“在这项新工作中，我们演示了光的半整数轨道角动量，与我们之前研究的光子晶体环获得的偶数相比，它给出了整数轨道角动量，类似于传统的微环，称为‘低语画廊模式’。”
在他们最近的工作中，Lu和他的同事着手研究在他们之前的论文中介绍的光子晶体微环的新能力。该团队还希望探索在谐振腔中引入多个缺陷将如何影响其定位能力和对光的空间控制。
“‘半整数角动量’的含义是，光需要绕谐振器进行两次往返才能回到它的初始相位(模2*pi)，这与传统的微环不同，传统的微环只需要一次往返，”参与该研究的另一名研究人员Kartik Srinivasan告诉Phys.org。“这就是为什么我们的谐振器有时被比作莫比乌斯带。”
为了实现半整数角动量，研究小组简单地设计了他们的圆环，在其周长中使用奇数个周期单元，而不是选择偶数个单元。这使得他们能够访问之前设计的光子晶体环所访问的另一半参数空间。
“在我们的器件中实现多重缺陷也远不复杂，因为我们只是在我们的环中引入多重缺陷调制，”陆说。“由于这种独特的设计，我们可以在硅光子学中实现两种功能，半整数角动量或多重缺陷定位，使用一种可扩展的制造方法。”
在最初的测试中，该研究团队开发的环形微谐振器取得了非常有前景的结果，显示出高q和良好的耦合。此外，该器件可以集成非线性光子学、量子光子学和生物传感应用，就像集成传统微环中的耳语画廊模式一样容易。
设计高q光子晶体，包括包含缺陷的几何形状来强局域化光，通常是具有挑战性和耗时的，因为它需要运行几个模拟和完成各种优化步骤。相比之下，Lu和他的同事创造的微环的设计非常简单直接，不需要通过模拟和优化来完善。
Srinivasan说:“我们已经看到，我们可以减慢光的速度，并将其高度局域化到环的一小部分内(这是我们早期论文的重点)，现在我们展示了我们可以在同一个环中创建半整数角动量状态和多个高度局域化缺陷状态，并且我们可以使用这些相同的缺陷来控制慢光低语画廊模式的方向。”
“虽然不是所有的效果都可以同时使用，但在某些情况下，我们可以将效果组合起来，或者将一种效果应用于一种模式，将另一种效果应用于另一种模式，最重要的是，我们知道如何设计和控制效果。”
Lu、Srinivasan和他们的同事5G影讯5G探花多人运动在线观看最近的两篇论文表明，在微环谐振器中引入独特的光子晶体模式可以深刻地改变电磁场的特性。在未来，他们的谐振器设计和由此产生的电磁场控制可以帮助解决许多涉及光-物质相互作用的研究问题，例如使微环中多个量子节点的实现或非线性光的产生成为可能。
“对我来说，重要的一点是，这项工作在如何在微环中实现多个量子节点方面迈出了一步，特别是提出了缺陷的弱耦合是不可忽略的，需要注意的问题，”Lu说。“这种弱耦合让我有点惊讶。”
在接下来的研究中，研究人员计划测试他们的设计在控制电磁场与物质相互作用方面的价值。更具体地说，他们计划将其应用于非线性光学技术和由原子或量子点构成的量子光学的发展。
“我们有兴趣研究弱耦合的起源，以便在未来更好地控制它，”陆说。“我们也在研究这些设备中与局域模式的非线性光学相互作用，以及与原子和量子点的量子相互作用。”
更多信息:光子晶体微环谐振腔中的分数阶光学角动量和多缺陷介导的模式重整化和定向控制。物理评论快报(2022)。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.186101
高q慢光及其在光子晶体微环中的定位。自然光子学(2021)。DOI: 10.1038 / s41566 - 021 - 00912 - w
?2022科学X网
引用本文:光子晶体微环中具有分数光学角动量的窃窃画廊模式(20向日葵下载汅api免费网址ios 22,12月1日)检索于2022年12月1日https://phys.org/news/2022-12-gallery-modes-fractional-optical-angular.html
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