光学领域维持PTC的能力对光科学的影响

发表在《纳米光子学》杂志（Nanophotonics）上的一项新研究成果表明，折射率，电磁辐射在介质中的速度与其在真空中的速度之比，可以被快速调制，从而在光谱的近可见部分产生光子时间晶体(PTC)。该研究的作者认为，在光学领域维持PTC的能力可能对光科学产生深远的影响，使未来真正具有颠覆性的应用成为可能。

PTC是一种折射率随时间迅速上升和下降的材料，它是光子晶体的时间等价物，光子晶体的折射率在空间中周期性振荡，例如，珍贵矿物和昆虫翅膀的虹彩。

用于在单周期状态下测量时间折射的实验装置 PTC只有在折射率随电磁波频率的单一周期上升和下降时才稳定，因此，不出所料，PTC迄今为止已在电磁频谱的最低频率端观察到:无线电波。   在这项新研究中，来自以色列海法以色列理工学院的Mordechai Segev与来自美国印第安纳州普渡大学的Vladimir Shalaev和alexandra Boltasseva及其团队合作，通过透明导电氧化物材料发射了波长为800纳米的极短(5~6飞秒)激光脉冲。

这引起了折射率的快速变化，使用探针激光束在稍长的波长(近红外)进行了探索。当材料的折射率松弛回正常值时，探测光束迅速红移(即波长增加)，然后蓝移(波长减少)。

每一次折射率变化所花费的时间都是极小的，小于10飞秒，因此，在形成稳定PTC所需的单周期内。 Segev说：“在晶体中被激发到高能量的电子通常需要十倍以上的时间才能放松到基态，许多研究人员认为我们在这里观察到的超快速弛豫是不可能的。我们还不清楚它是如何发生的。” 合著者Shalaev进一步表示，在光学领域维持PTC的能力，正如这里所展示的，将打开光科学的新篇章，并实现真正的颠覆性应用。然而，我们对这些可能是什么所知甚少，就像20世纪60年代的物理学家对激光的可能应用所知一样。