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,,會產(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論法則,但實際上沒有,。宇宙中沒什么東西能跑得比光快,,但光還有另一種速度,即波峰運動的速度,,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,,相速度會因波長被擠壓而變小,,進入水中后,相速度會再變大,,因為波長被拉伸,。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,,這意味著光表現(xiàn)得不再像一種運動波,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,尤其是在量子計算領(lǐng)域,。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,,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)與標準集成光子器件,、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。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,。“這種芯片上超材料,,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,。”
論文第一作者,、馬祖爾團隊博士后研究員李揚(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解決方案。