這種零折射率材料由鍍金硅柱陣列嵌入聚合物基陣構(gòu)成,,沒有相推進(jìn),會(huì)產(chǎn)生靜止相態(tài),,其波長可以看作是無限長,。
最近,美國哈佛大學(xué)科學(xué)家首次設(shè)計(jì)出一種折射率為零、能整合在芯片上的超材料,,光在其中的速度可以達(dá)到“無限大”,。這一成果為探索零折射率物理學(xué)及其在集成光學(xué)中的應(yīng)用打開了大門。
聽起來這好像違反了相對(duì)論法則,,但實(shí)際上沒有,。宇宙中沒什么東西能跑得比光快,但光還有另一種速度,,即波峰運(yùn)動(dòng)的速度,,稱為相速度,這種光速快慢取決于光通過的材料,。比如光通過水面時(shí),,相速度會(huì)因波長被擠壓而變小,進(jìn)入水中后,,相速度會(huì)再變大,,因?yàn)椴ㄩL被拉伸。在介質(zhì)中,,用折射率來表示光波波峰的速度減慢,,折射率越高,對(duì)光波衍射的干擾越大,,如水的折射率約是1.3,。
而在零折射率材料中,沒有波峰波谷的相推進(jìn),,這意味著光表現(xiàn)得不再像一種運(yùn)動(dòng)波,,而是一種靜止相,所有波峰波谷排成無限長的波長,。波峰和波谷只作為一種時(shí)間上的變量,,而不是空間,。
光很難被擠壓或操縱,,而這種統(tǒng)一相態(tài)讓光變得可以拉伸、擠壓或扭曲而不會(huì)損失能量,。把零折射率材料整合到芯片上,,有望帶來光明的應(yīng)用前景,尤其是在量子計(jì)算領(lǐng)域,。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,,零折射率的超材料由鍍金硅柱陣列嵌在聚合物基體中構(gòu)成,能將硅波導(dǎo)與標(biāo)準(zhǔn)集成光子器件,、芯片接口耦合在一起,,讓人們能在不同芯片之間操縱光,擠壓,、扭曲光線,,甚至能把光束直徑縮小到納米級(jí),。該校約翰·波爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)物理學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)教授埃里克·馬祖爾說,這是控制光的一種很好的新方法,?!斑@種芯片上超材料,為探索零折射率物理學(xué)及其在集成光學(xué)中的應(yīng)用打開了大門,?!?/p>
論文第一作者、馬祖爾團(tuán)隊(duì)博士后研究員李揚(yáng)(音譯)說,,在一般的硅波導(dǎo)中,,光能約束軟弱而無效,是集成光子電路的一大障礙,,這種零折射率材料為在不同波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中約束電磁能量提供了一個(gè)解決方案,。