光子时间晶体的突破可能改变我们使用和控制光的方式

　　一个能Nal研究团队首次设计了逼真的照片Nic时间晶体，一种外来材料本质上放大光。这一突破为更快、更紧凑的激光器、传感器和其他光学设备奠定了基础，为通信、成像和传感等领域开辟了令人兴奋的可能性。

　　“这项工作可能会导致光子时间晶体的第一次实验实现，推动它们进入实际应用并可能改变工业。从高效率的光放大器和先进的传感器到创新的激光技术，这项研究挑战了我们如何控制光与物质相互作用的界限，”芬兰阿尔托大学的助理教授Viktar Asadchy说。

　　光子时间晶体是一类独特的光学材料。与具有空间重复结构的传统晶体不同，光子时间晶体在空间上保持均匀，但在时间上表现出周期性振荡。这种独特的特性产生了“动量带隙”，即光在晶体内部暂停而强度随时间呈指数增长的不寻常状态。为了理解光在光子时间晶体中相互作用的特殊性，想象一下光穿过一种介质，这种介质在空气和水之间每秒切换千万亿次——这是一种挑战我们对光学传统理解的非凡现象。

　　光子时间晶体的一个潜在应用是纳米传感。

　　“想象一下，我们想要检测一种小颗粒的存在，比如病毒、污染物或癌症等疾病的生物标志物。当被激发时，粒子会发出特定波长的少量光。光子时间晶体可以捕获这种光并自动放大，使现有设备能够更有效地进行检测，”Asadchy说。

　　制造可见光光子时间晶体长期以来一直具有挑战性，因为需要材料性质的极快但同时大幅度的变化。迄今为止，由同一研究小组成员开发的光子时间晶体的最先进的实验演示仅限于更低的频率，例如微波。

　　在他们的最新工作中，该团队通过理论模型和电磁模拟，提出了实现“真正光学”光子时间晶体的第一个实用方法。通过使用一组微小的硅球，他们预测，在实验室中使用已知的光学技术，放大以前无法达到的光所需的特殊条件最终可以实现。