KAIST 的科學家制造了一個激光系統,可以在室溫下產生高度交互的量子粒子。他們的研究結果發表在《自然光子學》雜志上,可能會導致單個微腔激光系統隨著能量損失的增加而需要更低的閾值能量。


該系統由 KAIST 物理學家 Yong-Hoon Cho 及其同事開發,涉及通過一個用損耗調制的氮化硅襯底處理的單個六邊形微腔照射光。系統設計導致在室溫下產生偏振子激光器,這很令人興奮,因為這通常需要低溫。

科學家制造激光系統 可以回收損失的能量用于高效、低閾值的激光應用

激子極化 PT 對稱性:在具有損耗操作的六重對稱微腔中向上和向下極化模式之間的直接耦合導致 PT 對稱性破壞和低閾值相變。


研究人員發現了這種設計的另一個獨特且反直覺的特征。通常,激光操作期間會損失能量。但是在這個系統中,隨著能量損失的增加,產生激光所需的能量減少了。利用這種現象可能會導致開發用于未來量子光學設備的高效率、低閾值激光器。


該系統應用了稱為奇偶時間反轉對稱性的量子物理學概念,Cho 教授解釋說,這是一個重要的平臺,允許將能量損失用作增益。它可用于降低經典光學設備和傳感器以及量子設備的激光閾值能量并控制光的方向。

科學家制造激光系統 可以回收損失的能量用于高效、低閾值的激光應用

關鍵是設計和材料。六邊形微腔將光粒子分成兩種不同的模式:一種通過六邊形的向上三角形,另一種通過其向下的三角形。兩種模式的光粒子具有相同的能量和路徑,但不相互作用。


然而,輕粒子確實會與由半導體制成的六邊形微腔提供的稱為激子的其他粒子相互作用。這種相互作用導致產生稱為極化子的新量子粒子,然后它們彼此相互作用以產生極化子激光器。通過控制微腔與半導體襯底之間的損耗程度,出現了一個有趣的現象,閾值能量隨著能量損耗的增加而變小。


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