beat365官方网站、納光電子前沿科學中心、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室肖雲峰教授和龔旗煌院士領導的課題組與北京師範大學物理學系、應用光學北京市重點實驗室陳建軍教授合作，首次提出并實驗證明了在相空間中的微腔光場操控，為光學混沌動力學的原位研究和新型光子學器件研發提供了全新思路。2021年12月28日，相關研究成果以《通過裁剪相空間實現混沌微腔光子輸運調控》（Regulated photon transport in chaotic microcavities by tailoring phase space）為題，發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

微腔光場調控在基礎光物理研究和先進光學技術發展中具有重要意義。通常的微腔光場調控研究主要在實空間或動量空間中進行，雖已被成功應用于量子光學、精密測量等諸多領域，但迄今仍無法充分發揮優勢。為了完備描述一個物理系統的動力學特征，必須同時涵蓋動量和空間維度的信息，“相空間”的概念應運而生，其對統計力學、混沌物理等學科的發展起到至關重要的作用。上個世紀90年代，相空間被首次引入微腔光子學研究，為非對稱光學微腔内的動力學軌道研究構造出一幅直觀、清晰的物理圖像。然而，對于非對稱微腔的光場調控，人們一般通過調整腔的邊界形狀改變對應的相空間來實現；這種全局性的調控雖然能夠研究部分腔形依賴問題，但它無法原位控制的特點仍然制約着非對稱腔領域的發展，尤其是對相空間中特定動力學過程的探索。

聯合研究團隊通過在非對稱微腔内引入特定的局域結構，實現了對相空間中動力學軌道的精确“裁剪”（下圖），從而為操縱光子輸運提供了新的可能。研究結果表明：在時域上，微腔光場的局域性質得到了有效調控，使得對應的光學模式品質因子得到數量級的增強；在空域上，微腔光場的出射特性得到了精确操控，從而實現了遠場出射分布的整形。進一步，研究人員在實驗上采用片上膠體量子點激光器，成功驗證了裁剪相空間的光場調控方法對微腔激光器腔模出射特性的有效控制。這項工作為動力學局域、人工勢壘等微腔光場動力學研究構造了如手術刀般精密的操控工具，同時也為光學神經元、多功能激光器等基于微腔的片上光子學器件開辟了一條新的設計思路。

相空間“裁剪”示意圖（左）和“裁剪”後微腔激光的光場成像（右）

2021年12月28日，相關研究成果以《通過裁剪相空間實現混沌微腔光子輸運調控》（Regulated photon transport in chaotic microcavities by tailoring phase space）為題，發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）；論文的共同第一作者為beat365官方网站2017級博士研究生錢焰軍、2016級博士劉慧和beat365“博雅”博士後曹啟韬，共同通訊作者為beat365肖雲峰教授和北京師範大學陳建軍教授，合作者還包括新加坡國立大學仇成偉教授和德國馬格德堡大學Jan Wiersig教授等。

上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金、北京市科技計劃、博士後創新人才支持計劃，及極端光學協同創新中心和beat365高性能計算中心等支持。

論文鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.273902