微腔光學研究取得新進展

beat365“飛秒光物理與介觀光學”研究群體肖雲峰研究員和龔旗煌教授等人在混沌光學微腔中首次發現了一種遂穿誘導透明效應。該效應對于慢光和非線性相互作用研究具有重要推動作用。研究成果于近日以Letter的形式發表在光學領域重要期刊《激光與光子學評論》(Yun-Feng Xiao etal, Laser & Photonics Reviews 7, L51-L54 (2013))上，并選為當期的Inside Back Cover文章。

誘導透明是一種量子幹涉現象，一直以來吸引着物理學家強烈的研究興趣。該效應最初在原子體系中發現：當一束探測光和一束控制光同時照射到原子介質（如大量原子組成的氣體）時，在控制光的驅動下，與原子躍遷共振的探測光不再發生吸收和反射，也即對探測光表現出“透明”的現象，因此被命名為電磁誘導透明效應(Electromagnetically induced transparency，EIT)。近年來，相關國際學術界的主要興趣之一是在全光體系中實現誘導透明。由于其具有窄譜的增強光透射，能極大的降低光速，因此在慢光、光存儲、增強非線性、調制和傳感等領域具有重要的應用前景。

在該工作中，群體人員在矽芯片上的混沌光學微腔中發現一種新的誘導透明現象：遂穿誘導透明。混沌光學微腔又稱非對稱光學微腔，因其相空間分布表現出混沌行為，因而是研究經典和量子混沌的理想平台。當探測光耦合至微腔時，以前的研究一般認為該耦合體系的傳輸譜主要表現為高品質微腔模式的吸收。而他們實驗發現在混沌光學微腔中，微腔模式對探測光的吸收可以表現出“透明”。這歸因于兩條光學路徑的幹涉：(1)探測光與準連續混沌模式的耦合(即：探測光→混沌模式→輸出)；(2)探測光通過混沌模式遂穿至高品質回音壁模式(即：探測光→混沌模式→高品質回音壁模式→混沌模式→輸出)。值得注意的是，在這兩條幹涉路徑中，混沌模式與回音壁模式之間的動力學遂穿扮演了核心角色：當混沌光場遂穿到回音壁模式再遂穿回來，由于回音壁模式的“勢壘”作用，光子獲得Pi相位差，從而産生相幹相消，也即“透明”現象。

上述工作在線發表後，引起了科學界的關注。Materials Views科技新聞網站在其首頁以“在混沌微腔中實現了隧穿誘導透明”(“Tunneling-induced transparency in a chaotic microcavity”)為題報道了的該工作。

研究工作得到了科技部973計劃、國家自然科學基金、教育部博士點基金以及人工微結構和介觀物理國家重點實驗室的支持。