美国研究人员首次验证声波可让光纤中的光变“听话”

发布时间:2022年05月31日
       科技日报讯(记者常立军)让一根光纤只向一个方向传输光的方法不止一种。最近, 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员首次证明, 这种效果可以使用布里渊散射诱导透明 (BSIT) 来实现, 它允许光向前传播, 而向后传播的光被强烈吸收, 它还可以加快、减慢甚至停止光纤中的光。这种非交互性是构造绝缘体和环行器的必要条件, 也是光学设计中必不可少的工具之一。一篇相关论文最近发表在《自然物理学》杂志上。
       当入射光功率不高时, 纤维材料分子的布朗运动会产生噪声。布里渊-曼德尔施坦散射是在 1920 年代初首次发现的。它是光波和声波通过纤维材料的电致伸缩光压耦合, 发生声光散射。 BSIT 背后的基本物理过程存在于所有固体、液体、气体甚至等离子体中。该论文的第一作者、伊利诺伊大学的研究生 Yun-hwan Kim 说。据物理学家组织网1月29日(北京时间)报道, 研究人员演示BSIT现象的实验工具非常简单, 只是一根玻璃纤维和旁边的一个玻璃环。使用一个微型谐振器(一个小的玻璃环), 当它非常靠近光纤放置时, 它会吸收特定波长的光。伊利诺伊大学机械科学与工程副教授 Gaurav Barr 表示, 不透明度可以通过 BSIT 效应消除,

例如在其旁边添加特定波长的光束。, 这使系统再次透明。这是一个前所未有的新物理过程。最重要的是, 我们发现 BSIT 是一种非交互现象, 只能在一个方向上诱导透明, 而在另一个方向上, 系统仍然吸收光。
       在大多数声学、电磁学和热力学中, 对称性的反转(例如交互性)是一个基本原理。在一些特殊的设备应用中, 工程师经常使用各种技巧来破坏交互性。现有的非交互光学器件, 例如绝缘体和环行器,

通过磁场破坏了交互性。在芯片级产生磁场的材料难以制造, 在某些系统中, 磁场也是干扰源。我们已经展示了一种无需磁铁即可在任何常见光学材料系统中获得线性光学非交互性的方法, 并且可以在当今的任何商业光学工厂中使用。 Barr 说, 虽然当前的布里渊绝缘体是非线性器件, 也需要过滤散射光, 但 BSIT 是一种线性、非交互机制。 BSIT 还能加快和减慢光的波群速度, 物理学家称之为快光和慢光。慢光技术对于量子信息存储和光学缓冲设备非常有用。有朝一日, 这种缓存有望被整合到量子计算机中。主编光速是迄今为止发现的自然界中物体运动的最快速度。按照传统物理学理论, 光速是绝对的, 在太空中可以达到每秒30万公里, 没有障碍物。虽然光在穿过水或玻璃等物质时传播速度较慢, 但​​当它返回自由空间时, 它会恢复速度。恢复正常。看来, 让光听话真的不容易。这篇论文描述的方法可以使光速减速、加速甚至停止, 这无疑是对传统理论的巨大挑战。但话又说回来, 能够驯服这种叛逆之光的后果将是难以想象的。