科學家太厲害了，能把光子關起來！

博科園：本文為光學與光子學類

特文特大學科學家們發現了一個微型光子監獄，即納米空間。它是一個被光學晶體包圍的極小的腔體，是在兩個垂直方向上蝕刻的孔隙結構。將光子限制在這個3-D腔內可能會產生微小而高效的激光和led，存儲信息或超靈敏的光感測器，研究結果發表在美國物理學會期刊《物理評論B》上。捕捉光的技術是光子學基礎，一個著名的腔由兩個反射鏡組成，反射鏡之間的駐波由一定顏色光組成，這取決於反射鏡之間的距離。這是激光的工作原理，但是從側面漏出的光將再也不會被反射。

博科園-科學科普：有沒有可能把光子困在一個由鏡子包圍的三維「監獄牢房」里？德克薩斯大學研究人員現在證明了這一點。在這種情況下，鏡子是由三維光子晶體構成，其中孔洞在兩個垂直的方向上被深深地蝕刻在硅上。光子晶體以其特殊的光特性而聞名，孔的結構和周期性只允許特定波長的光在晶體內部傳播。但是如何在這樣的結構中形成一個腔來捕獲光子呢？德克薩斯大學研究人員在他們的新論文中指出，通過故意改變兩個毛孔的直徑，這是可能的。在它們的交叉點，晶體內部形成不規則或缺陷。

這個微小腔體被周期性的晶體結構所包圍，迫使光子返回腔體。論文的第一作者Devashish博士說：根本沒有退路，我們的計算表明，在這個微小的腔體中，光能比晶體外部增強了2400倍，這是一個非常大的增強，考慮到小的維度。通過改變局部的周期結構，晶體還顯示出對可見光的相當大的吸收，其吸收能力是塊狀硅的10倍。這種在非常小的體積內的強吸收，是新型感測器的一大特性。UT"s MESA 研究所複雜光子學系統組組長威廉?沃斯教授表示：

由於孔隙密度高，這種晶體非常輕——也稱之為『多孔性』。在早期的出版物中，該小組展示了類似鑽石的光子晶體可以反射非常廣泛各種角度光的顏色：這些結果促進了現在提出的新發現。在未來幾代光子集成電路(PICs)中，納米器件有望在光信號處理、信息存儲或量子光子器件中發揮重要作用。這項研究是由德州大學梅薩 研究所的複雜光子系統組和計算科學數學組共同完成。

博科園-科學科普｜研究/來自: 特文特大學/Wiebe Van Der Veen

參考期刊文獻:《物理評論B》

DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075112

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