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科學家“打破”物理定律:把光引向了本達不到的地方

科學家“打破”物理定律:把光引向了本達不到的地方

2021-05-09 Comments 0 Comment

據外媒報導,被送入“光子晶體”的光無法進入到比布拉格長度(Bragg length)更深的地方。在晶體深處,某種顏色範圍的光可能根本不存在。不過,來自特文特大學、愛荷華大學和哥本哈根大學的研究人員成功“打破”了這條定律。

Photonic-Crystal-Steering-Light.jpg

他們使用一種程序設計的模式將光引導到一個晶體中並證明它可以到達遠超布拉格長度的地方。他們在《Physical Review Letters》上發表了他們的這一發現。

光子晶體具有在矽中蝕刻納米孔的規則模式。它們通常被設計成鏡子,用於特定顏色範圍的光。在水晶內部,這些顏色的光是禁止的,即使能在晶體中放置一個原子,在那里通常會發出一種顏色,它也會停止發光。所謂的布拉格長度則是根據一個眾所周知的物理定律所允許的光傳播的最大距離。

這種特性可以用於製造特定波長的完美鏡子,但它也有助於改善太陽能電池。不過如果任何地方有“禁止”的標誌,人們總是會忍不住去那裡。這就是研究人員所做的,他們證明了光可以穿透光子晶體,且能去的位置比布拉格長度要深得多。

研究人員通過使用預先編程的光以及在創建納米結構時總會出現的小瑕疵成功地做到了這一點。這些缺陷導致光波在晶體內部隨機散射。研究人員對光線進行了編程,從而使光子晶體內的每個位置都能到達。他們甚至還在布拉格長度5倍的地方展示了一個亮點,在那裡,光被增強了100倍,而不是減少了100倍到1000倍。

這一顯著的結果可以用於製造穩定的量子比特以應用到光驅動的量子計算機。另外,這種“禁止效應”也可以用於微型芯片光源和激光器。

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