通过电光腔测量不可见光波

研究人员开发了一种新颖的实验平台，用于测量被困在两个镜子之间的光的电场，精度达到亚周期级别。这些电光学法布里-珀罗谐振腔将允许精确控制和观察光与物质的相互作用，特别是在太赫兹（THz）光谱范围内。该研究发表在《光：科学与应用》杂志上。

研究人员来自马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所的物理化学系和亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心的辐射物理研究所。通过开发可调谐的混合腔设计，并测量和建模其复杂的允许模式集，物理学家可以在感兴趣的位置精确地在光波的节点和最大值之间切换。该研究为探索量子电动力学和材料性质的超快控制开辟了新途径。

在腔电动力学领域的重大进展中，该团队引入了一种测量腔内电场的新方法。通过利用电光学法布里-珀罗谐振腔，他们实现了亚周期时间尺度的测量，从而能够深入了解光和物质，特别是在它们相互作用的地方。

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电光腔 （EOC） 的实验原理，在法布里-珀罗腔（金镜）内进行非线性相互作用期间，用可见探针脉冲（绿色）测量太赫兹光场（红色）的多重回波。

腔电动力学探索了放置在镜子之间的材料如何与光相互作用，改变它们的性质和动态行为。这项研究集中在太赫兹（THz）光谱范围内，其中低能激发决定了材料的基本性质。能够在腔内测量同时表现为光和物质激发的新状态，将提供对这些相互作用的更清晰理解。

研究人员还开发了一种混合腔设计，在腔内结合了可调谐的空气间隙和分裂检测晶体。这种新设计允许精确控制内部反射，从而按需产生选择性干涉图案。这些观察结果得到了数学模型的支持，为解码复杂的腔色散提供了关键，并加深了对基础物理的理解。

这项研究为未来研究腔光与物质相互作用奠定了基础，为量子计算、材料科学等领域提供了潜在应用。该研究的第一作者Michael S. Spencer指出：“我们的工作为探索和引导光与物质之间的基本相互作用开辟了新的可能性，为未来的科学发现提供了独特的工具集。”

研究小组负责人Sebastian Maehrlein教授总结道：“我们的电光学腔提供了高度精确的场分辨视图，为实验和理论中的腔量子电动力学激发了新的途径。”

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01685-x