物理学家创造出放大光的光子时间晶体

　　这种二维超材料可以改善激光技术和无线通信。
　　上图：二维光子时间晶体如何增强光波的说明视图。
　　据悉，一组研究人员设计了一种二维光子时间晶体，他们说，这种晶体可以应用于发射器和激光器等技术。
　　尽管它们的名字叫＂光子时间晶体＂，但与＂时间晶体＂几乎没有共同之处，时间晶体是2012年首次提出的物质相，几年后才被观测到。基本的共同点是，两种晶体都有随时间变化的结构模式，但时间晶体是量子材料（原子悬浮在量子态中），而光子时间晶体是自然界中没有的人造材料，它们不一定悬浮在量子态中。
　　研究人员在构建和操作三维光子时间晶体方面遇到了困难，所以最近的团队尝试了一些不同的方法：将材料减薄到只有0.08英寸（2毫米）厚。它们的晶体就能放大微波频率下的光。该实验结果今天发表在《科学进展》杂志上。
　　卡尔斯鲁厄理工学院的物理学家、该研究的主要作者王旭晨（音译）解释道：＂通过随时间调制或改变超表面的电磁特性，我们能够创造出二维光子时间晶体。将光子时间晶体从3D减少到2D可以使它们更薄、更轻、更容易制造，就像超表面对超材料的改进一样。＂
　　光子晶体是一种光学结构，其折射光的能力周期性地变化（也就是说，随着时间的推移）。在实验室环境中，超材料的电磁特性可以被微调，以创建非自然地善于放大光波的光子晶体。
　　这种晶体中的光子具有重复的模式，这使得它们具有相干性，类似于在量子比特上脉冲的激光模式有助于保持它们的相干性，延长量子态。
　　以色列理工学院的物理学家莫迪凯·塞格夫（Mordechai Segev）在2月份接受《自然光子学》采访时说：＂在[光子时间晶体]中，能量是不守恒的；因此，处于动量隙中的态的振幅，可能呈指数级增长。这对所涉及的物理学产生了巨大的影响。＂
　　这一发现的实际应用，涉及大多数依赖于光子学的设备。例如，无线信号可以通过在二维光子时间晶体中涂覆设备来改善，使信号强度更强。
　　尽管，该团队制作的晶体只能放大微波频率，但研究人员表示，在设计上做一个小小的调整，就可以让晶体在毫米波频率下工作，就像5G通信中使用的那样。
　　总之，时间会告诉我们这项技术的可扩展性，以及它在实验室之外的表现如何。                                神奇的材料 艾妮莎拉米雷斯 著 科普读物其他 材料学 新材料 理论                         28                                                                购买
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