韩国高等科学技术研究院（KAIST）团队开发了一种利用时空边界改变光的颜色(频率)的光学技术。本研究的重点在于通过在半导体表面上制作薄金属结构，实现比以往研究结果更高自由度的时空边界。这种时空边界可望适用于能够改变光的颜色的超薄膜型光学器件。光学变频装置在精密测量和通信技术中起着关键作用，主要是基于光学非线性的变频装置。
如果光强很大，光学介质的响应是非线性的，因此可以观察到倍频或混频等非线性光学现象。这种光学非线性现象通常是通过高强度激光与非线性介质的相互作用来实现。作为一种替代方法，频率转换是通过使用外部刺激对光通过的介质的光学性质进行临时修改来观察的。由于这种变频方式即使在弱光下也能观察到，因此这种技术在通信技术中特别有用。
博科园-科学科普：然而利用外部刺激对介质进行快速的光学性质改性以及后续的光频转换技术，目前仅在pertubative体制下进行研究，这些理论成果在实际应用中难以实现。为了实现这一概念，机械工程系的Bumki Min教授和他的团队与机械工程系的Wonju Jeon教授和物理系的Fabian Rotermund教授合作。
他们发明了一种人造光学材料(超材料)，通过安排一种模拟原子结构的金属微观结构，并通过突然改变人造材料的光学性质，成功地创建了时空边界。以往的研究仅对介质折射率进行了微小的修正，而本研究提供了一个时空边界，作为自由设计和改变介质光谱性质的平台。利用这一点，研究小组开发了一种可以在很大程度上控制光频率的装置。
图1所示，光利用时空边界的频率转换过程。图片：The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
研究小组表示，以前的研究只是在概念上考虑了时空边界，并在持续状态下实现了这一边界，现在已经发展成为一个可以实现和应用的步骤。光的频率转换变得可设计和可预测，因此我们的研究可以应用于许多光学应用。本研究将为光学领域的时变介质研究项目提供一个新的方向。KAIST团队开发了一种利用时空边界改变光的颜色(频率)的光学技术。本研究的重点在于通过在半导体表面上制作薄金属结构，实现比以往研究结果更高自由度的时空边界。这种时空边界可望适用于能够改变光的颜色的超薄膜型光学器件。光学变频装置在精密测量和通信技术中起着关键作用，主要是基于光学非线性的变频装置。
如果光强很大，光学介质的响应是非线性，因此可以观察到倍频或混频等非线性光学现象。这种光学非线性现象通常是通过高强度激光与非线性介质的相互作用来实现。作为一种替代方法，频率转换是通过使用外部刺激对光通过的介质的光学性质进行临时修改来观察。由于这种变频方式即使在弱光下也能观察到，因此这种技术在通信技术中特别有用。然而利用外部刺激对介质进行快速的光学性质改性以及后续的光频转换技术，目前仅在pertubative体制下进行研究，这些理论成果在实际应用中难以实现。为了实现这一概念，机械工程系的Bumki Min教授和他的团队与机械工程系Wonju Jeon教授和物理系的Fabian Rotermund教授合作。
图2.光在转换频率上随时空边界变化的复振幅，图片：The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
他们发明了一种人造光学材料(超材料)，通过安排一种模拟原子结构的金属微观结构，并通过突然改变人造材料的光学性质，成功地创建了时空边界。以往的研究仅对介质折射率进行了微小的修正，而本研究提供了一个时空边界，作为自由设计和改变介质光谱性质的平台。利用这一点，研究小组开发了一种可以在很大程度上控制光频率的装置。
研究小组表示，以前的研究只是在概念上考虑了时空边界，并在持续状态下实现了这一边界，现在已经发展成为一个可以实现和应用的步骤。光的频率转换变得可设计和可预测，因此我们的研究可以应用于许多光学应用，本研究将为光学领域的时变介质研究项目提供一个新的方向。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Nature Photonics》
研究/来自：韩国高等科学技术研究院（KAIST）
DOI: 10.1038/s41566-018-0259-4
发表于 2018-12-12 01:06
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