Femtosecond Laser Kitba Diretta Ta 'Oxxillazzjonijiet Bloch f'Kanniċi Floquet Ottiċi

Fit-28 ta 'April, 2024, it-tim tal-Prof Shu Xuewen fl-Università tax-Xjenza u t-Teknoloġija ta' Huazhong (HUST), b'kollaborazzjoni mat-tim tal-Prof. Sun Xiankai fl-Università Ċiniża ta 'Hong Kong (CUHK), ippubblika l-aħħar progress tar-riċerka Osservazzjoni viżwali tal-fotonika Oxxillazzjonijiet Floquet -Bloch.
L-oxxillazzjonijiet ta 'Bloch huma fenomenu ta' trasport quantum koerenti klassiku manifestat bħala oxxillazzjonijiet perjodiċi ta 'partiċelli quantum f'kamp potenzjali perjodiku taħt l-azzjoni ta' forza kostanti applikata. Bħala effett fiżiku fundamentali, l-oxxillazzjonijiet ta 'Bloch ġew skoperti u investigati f'varjetà ta' sistemi, bħal superlattices semikondutturi, atomi ultracold, matriċi ta 'gwida tal-mewġ akkoppjati, u lattices fotoniċi dimensjonali sintetiċi, eċċ Ir-riżultati tar-riċerka relatati mhux biss jippromwovu l-iżvilupp ta' fundamentali riċerka tal-fiżika, iżda wkoll tipprovdi ideat u metodi ġodda għal manipulazzjoni flessibbli tal-evoluzzjoni tal-funzjoni tal-mewġ. Madankollu, l-istudji dwar il-fenomenu ta 'oxxillazzjoni Bloch iffokaw prinċipalment fuq sistemi statiċi, u l-fenomenu ta' oxxillazzjoni Bloch f'sistemi mmexxija perjodikament (Floquet) jeħtieġ li jiġi esplorat aktar fil-fond.

Fig. 1. (a) Skematika tal-firxa tal-gwida tal-mewġ tal-kitba diretta tal-femtosecond laser. (b) Ritratt tas-sezzjoni trasversali tal-kampjun ippreparat b'mod sperimentali. (c) Ritratt ta' fuq tal-kampjun ippreparat b'mod sperimentali.
Biex jindirizza din il-problema, dan l-istudju jinvestiga l-fenomenu ta 'oxxillazzjoni Bloch fis-sistema Froché bl-użu ta' firxa ta 'gwida tal-mewġ bent ta' dimensjoni waħda mħejjija b'kitba diretta bil-lejżer femtosecond, jipproponi teorija ġenerali tal-fenomenu ta 'oxxillazzjoni Bloch fil-kannizzata Froché ottika, u b'mod sperimentali jivisualizza u josserva l-fenomenu ottiku ta 'oxxillazzjoni Froché-Bloch. Kif muri fil-Fig. 1, it-trajettorja tal-liwi tal-waveguide fil-firxa hija trajettorja komposta li tikkonsisti minn liwi ċirkolari superimpost fuq liwi perjodiku. Taħt l-approssimazzjoni ta 'l-assi ta' filgħaxija, l-ekwazzjoni tal-fluttwazzjoni li tiddeskrivi l-evoluzzjoni tat-trasport tad-dawl f'din il-firxa tal-gwida tal-mewġ hija matematikament ekwivalenti għall-ekwazzjoni ta 'Schrödinger li tiddeskrivi l-evoluzzjoni dipendenti fuq il-ħin ta' elettroni f'kamp potenzjali perjodiku taħt l-azzjoni ta 'kamp elettriku applikat, u id-direzzjoni tat-trasport tad-dawl fil-firxa tal-gwida tal-mewġ hija ekwivalenti għat-terminu ta 'żmien fl-ekwazzjoni ta' Schrödinger. Il-kurvatura tat-trajettorja tal-liwi tal-gwida tal-mewġ hija meqjusa bħala l-forza tal-kamp elettriku ekwivalenti li taġixxi fuq il-mewġ tad-dawl trażmess, fejn it-trajettorja tal-liwi ċirkolari tiġġenera l-forza tal-kamp elettriku kostanti ekwivalenti li twassal għal oxxillazzjonijiet ta 'Bloch, u t-trajettorja tal-liwi perjodiċi tiġġenera l-kamp elettriku perjodiku ekwivalenti forza li tintroduċi l-modulazzjoni Frohnke. Għalhekk, il-firxa tal-gwida tal-mewġ tippermetti l-osservazzjoni tal-fenomenu tal-oxxillazzjoni Bloch f'kannizzata Floquet ottika.

Figura 2. (a)-(d) Osservazzjonijiet sperimentali f'eċitazzjoni ta' waveguide waħda. (e)-(h) Osservazzjonijiet sperimentali f'eċitazzjoni b'raġġ wiesa'.
F'dan l-istudju, l-evoluzzjoni tat-trażmissjoni kontinwa ta 'mewġ tad-dawl f'arrays ta' waveguide ġiet viżwalizzata u osservata bl-użu tal-mikroskopija tal-fluworexxenza tal-waveguide. Fig. 2 turi l-modi tan-nifs u tal-oxxillazzjoni tal-fenomenu tal-oxxillazzjoni Bloch fil-kannizzata Froquet ottika għal inċidenza ta 'waveguide waħda u inċidenza ta' raġġ wiesa ', rispettivament. Meta l-perjodu ta 'modulazzjoni Floquet ma jkunx ugwali għal kwalunkwe multiplu sħiħ tal-perjodu ta' oxxillazzjoni Bloch, id-dispersjoni Floquet hija kostanti u ugwali għal żero, u oxxillazzjonijiet Floquet-Bloch ottiċi b'perjodu li huwa l-inqas multiplu komuni tal-perjodu ta 'modulazzjoni Floquet u l-Bloch. perjodu ta 'oxxillazzjoni jseħħu. Fil-bqija tal-każijiet, id-dispersjoni tal-Floquet m'għadhiex ugwali għal 0, u t-trażmissjoni tad-dawl hija ġeneralment ikkaratterizzata minn diffrazzjoni diffusa. Barra minn hekk, ir-riċerkaturi teoretikament u sperimentalment investigaw l-effett tal-parametri tal-modulazzjoni Flokay fuq l-oxxillazzjonijiet ottiċi Flokay-Bloch, u żvelaw in-natura evoluttiva unika tal-fenomenu, inklużi l-proprjetajiet spettrali fractal assoċjati mal-perjodu ta 'modulazzjoni Flokay u l-ordni frazzjonali Flokay. proprjetajiet tal-mini assoċjati mal-amplitudni tal-modulazzjoni tal-Flokay.

Fig. 3. (a) Proprjetajiet spettrali frattali ta 'oxxillazzjonijiet Froquet-Bloch ottiċi. (b) Proprjetajiet ta' tunneling Floquet-Bloch ta' ordni frazzjonali ta' oxxillazzjonijiet ottiċi Floquet-Bloch.
L-osservazzjoni viżwali ta 'oxxillazzjonijiet ottiċi Floquet-Bloch tiżvela mekkaniżmu ġdid ta' evoluzzjoni tal-funzjoni tal-mewġ, li huwa ta 'sinifikat kbir kemm fir-riċerka fundamentali kif ukoll fl-applikazzjonijiet prattiċi. F'termini ta 'riċerka fundamentali, il-mudell teoretiku u l-pjattaforma sperimentali jappoġġjaw esplorazzjoni ulterjuri tal-fenomeni ġodda li jirriżultaw mill-interazzjoni tad-disinn u l-modulazzjoni ta' oxxillazzjonijiet Frohike-Bloch ma 'lattices binarji, lattices mhux Ermian, u nonlinearities ottiċi; u f'termini ta 'applikazzjonijiet prattiċi, l-oxxillazzjonijiet ottiċi Frohike-Bloch huma essenzjalment fenomenu ta' trasport koerenti, u għalhekk jistgħu jkunu F'applikazzjonijiet prattiċi, oxxillazzjonijiet ottiċi Floquet-Bloch huma essenzjalment fenomenu ta 'trasport koerenti, u għalhekk jistgħu jiġu estiżi għal varjetà ta' riċerka pjattaformi bħal kannizzati ta 'dominju ta' frekwenza sintetiċi, atomi kesħin, kristalli spazjali-ħin, u mixjiet kwantiċi, u huma mistennija li jintużaw għar-realizzazzjoni ta 'konverżjoni tal-frekwenza, kejl ta' preċiżjoni, u l-manipulazzjoni ta 'varjetà ta' trażmissjoni tal-mewġ.