研究人员展示了在光子电路中控制光的新方法

o
Vsj Q  
集成光子电路，它依赖于光而不是电子来移动信息，它承诺将对通信、传感和数据处理进行革命性的变革。但是控制和移动的光线会带来严重的挑战。一个主要障碍是光在不同的速度和不同的阶段在不同的集成电路组件中传播。对于光在光学组件之间的耦合，它需要以相同的动量移动。 p1Q[c0NMK  
%:n1S]Vr  
现在，哈佛约翰·保尔森工程与应用科学学院与北京北京大学合作的一组研究人员已经展示了一种新的方式来控制广泛使用的光学元件中宽带光的动量，称为回音廊“微孔”(WGM)。 YWSo:)LY  
,uD F#xjl,  
这篇论文的合作者还包括来自圣路易斯华盛顿大学、加州理工学院和马格德堡大学的研究人员，发表在“科学”杂志上。 !<!sB)  
\fphM6([RK  
SEAS电气工程学院的电气工程教授Marko Loncar，也是该论文的第一作者，他的实验室研究生Linbo Shao表示：“微腔中的宽带光学混沌正在创造出一种通用的工具来获取许多光学状态。以前，研究人员需要多个特殊的光学元件来连接和移出不同波长的WGM，但是通过这项工作，我们可以将所有的颜色光与单个光耦合器耦合起来。 ^A
^,/3  
I72UkmK`  
WGM是一种广泛应用的光学微谐振器，从光纤到量子计算的远距离传输。 WGM被命名为伦敦圣保罗大教堂的耳语画廊，声波（耳语）在一个空腔（穹顶）内从一侧的扬声器流向另一边的听众。中国天坛的回声墙和纽约市大中央车站的耳语拱也出现了类似的现象。 9x,Aqr$t  
*hAeA+:  
光学回音廊工作方式相同。光波陷在一个高度封闭的圆形空间中，——比一束头发还小——围绕着腔体的轨道轨道。像耳语的墙一样，洞穴会捕捉并携带波。 5r<%xanXW/  
:z%vNKy1  
然而，由于波的传播速度不同，所以，因此在光子电路中的回音廊中难以将光场从波导耦合到光场。 O~g_rcG  
cWl)ZE<hM  
我们可以将WGM视为高速公路环形交叉路口和光场作为UPS卡车。现在，想象一下，当两个货车都以不同的速度移动时，试图在两个卡车之间转移包裹。不可能，对吧？ n*^g^gp  
K,[g<7X5  
为了解决这种动量差异 - 没有打破牛顿的动量守恒定律 -研究小组创造了一个小混沌。通过使光学微谐振器的形状变形，研究人员能够创造并利用所谓的混沌通道，在这种通道中，光的角动量是不守恒的，并且随着时间的推移会发生变化。通过改变谐振器的形状，可以调节动量;谐振器可以用来匹配波导和WGMs之间的动量。重要的是，耦合是宽带的，并且是在光状态之间发生的。 aTs5^Kh')  
OE-$P  
该研究为光学量子处理，光学存储等领域的微腔光学和光子学提供了新的应用。 n37C"qJ/i  
j?1\E9&4-Q  
信息科学与技术Ted和Ginger Jenkins的教授和加州理工学院（Cal Tech）的应用物理教授Kerry Vahala他没有参与这项研究，但是他说：“这项工作说明了一种截然不同的方法来探索这一重要类型的微谐振器，同时也揭示了与光学混沌主题相关的美丽物理学。 g*ES[JJH&  
L1`^~m|  
接下来，该团队将探讨其他光学平台和材料中光学混沌的物理现象，包括光子晶体和钻石。 __c:$7B/4U  
t'4hWNR'  
论文的其他合作作者包括Loncar，Qihuang Gong，Xuefeng Jiang，Yun-Feng Xiao，Shu-Xin Zhang， Xu Yi，Jan Wiersig， Li Wang 和 Lan Yang。这一研究得到了部分由美国国家科学基金会和美国国家科学基金会的支持。计算是由哈佛大学的美国科学研究计算小组支持的奥德赛（Odyssey）集群运行的。 a J[VX)"J  
4x=rew>Ew  
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171019150543.htm