科学家发现捕捉光线的新方法 可带来新型激光器和光纤

       有许多方法可以“捕捉”光——通常使用镜子和反射表面，或者像光学晶体之类的高科技材料。然而近日麻省理工学院的研究人员发现了一种新的方法来捕捉光线，可以带来各种各样的应用。该发现发表在《自然》杂志上。

       光发现被局限在一个平面介质光子晶体。光子晶体中以灰色显示，红色和蓝色的颜色表示此被困的光的状态的平面外的电场密度。——Chia Wei Hsu

       光被局限在一个平面介质光子晶体。光子晶体显示淡蓝色，深蓝色表面的电磁能量密度，此为被约束光的状态。——Bo Zhen

       这种新方法利用光波限制光波：两个光波的波长相同，但相位相反，当一个光波在波峰时，另一个在波谷。通过这种方法，光波相互抵消。同时其他波长（颜色）的光波可以透过。

研究者首先通过数值模拟预言这一现象的存在，然后在实验中验证了这个设想。

研究人员说，这种设计可以适用于任何类型的波：声波，无线电波，电子（其行为用波函数描述） ，甚至是海浪。该方法的应用领域可能包括大尺度激光器和化学生物传感器。

     “许多光学器件都需要这种结构，”Soljai说道，“包括激光器、光伏电池、光纤。”限制光波的方法一般使用各种镜子，包括传统镜子和更先进的介质镜，也有奇异的光学介质。在这些情况下，光的通道全部被限制：有没有“允许”状态的光波继续在其路径上，所以它被强制反射。然而，该方法则不同。只有特定的波长的光被封锁，其他波不受影响。Soljai称，“这是限制光波的全新方法。”

      光可以使用不同的通道逃脱的光子晶体，但由于这些通道中的波破坏性干涉，特定波长的光仍然被困。——Chia Wei Hsu

       从数学来说，该现象是“嵌入式特征值”的一个实例，其中一个频率的光被困住，而附近其他的频率不受影响。在1929年，数学家和计算机先驱约翰·冯·诺伊曼在理论上描述了这种情况的可能性。尽管物理学家们对这样的效果的存在一直有兴趣，不过除了特殊对称情况，之前没有人在实验中见过这种现象。

返回 >