在入射光功率不高的情況下,光纖材料分子的布朗運動會產(chǎn)生聲學(xué)噪聲。布里淵-曼德爾斯塔姆散射最早發(fā)現(xiàn)于上世紀20年代初,是光波和聲波通過光纖材料的電致伸縮光壓耦合在一起,并發(fā)生聲光散射。“BSIT背后的基本物理過程存在于所有固體、液體、氣體甚至等離子體中。”論文第一作者、伊利諾伊大學(xué)研究生金允煥(音譯)說。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月29日(北京時間)報道,研究人員實驗演示BSIT現(xiàn)象的工具很簡單,只是玻璃光纖和旁邊的玻璃環(huán)。“用一個微共振器(小玻璃環(huán)),把它和光纖靠得非常近時,能將其中特定波長的光吸收。”伊利諾伊大學(xué)機械科學(xué)與工程副教授高拉夫?巴爾說,“而通過BSIT效應(yīng)能消除這種不透明,比如在旁邊加一束特定波長的激光,能讓系統(tǒng)再次變透明。這是一種以前從未見過的新物理過程。最重要的是我們發(fā)現(xiàn),BSIT是一種非交互性現(xiàn)象——只能在一個方向引致透明,而在另一個方向,系統(tǒng)仍然會吸收光。”
在大部分聲學(xué)、電磁學(xué)和熱力學(xué)中,反演對稱性(如交互性)是一項基本原則。在一些特殊設(shè)備應(yīng)用中,工程師經(jīng)常要用各種技巧來打破交互性。現(xiàn)有的非交互性光學(xué)器件如絕緣器和循環(huán)器,通過磁場打破交互性。而在芯片尺度上產(chǎn)生磁場的材料很難制造,在一些系統(tǒng)中,磁場也是一種干擾源。
“我們已經(jīng)證明了一種不用磁鐵也能獲得線性光學(xué)非交互性的方法,在任何普通的光學(xué)材料系統(tǒng)中都能實現(xiàn),目前的任何商業(yè)光學(xué)工廠都能使用。”巴爾說,目前的布里淵絕緣器是非線性設(shè)備,還需要過濾散射光,而BSIT是一種線性的非交互機制。BSIT還能加快和減慢光的波群速度,物理學(xué)家稱之為“快”光和“慢”光。“慢”光技術(shù)對量子信息存儲和光緩存器設(shè)備極為有用。將來有一天,這種緩存器有望并入量子計算機。
總編輯圈點
光速是目前所發(fā)現(xiàn)的自然界物體運動的最快速度。按照傳統(tǒng)的物理學(xué)理論,光的速度是絕對的,在沒有障礙物的空間里可達每秒30萬公里。雖然光在通過水或玻璃等物質(zhì)時傳播速度會變慢,但在回到自由空間后光速又會恢復(fù)正常。看來,想讓光“聽話”確實不容易。文中所述的可讓光速“減慢、加快甚至停止”的方法,無疑是對傳統(tǒng)理論的極大挑戰(zhàn)。不過話說回來,能馴服這樣一條“桀驁不馴”的光,所產(chǎn)生的后果將是不可想象的。
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