北京
超薄硅表面可以在仅74飞秒内改变另一束光的方向和形状，这一速度比传统光束控制硬件快得多，为新一代高速光学技术开辟了道路。 74飞秒有多短？一束光穿过一根头发丝直径的时间大约就是74飞秒。加州理工学院开发的新设备，就在这样转瞬即逝的时间尺度内，实现光束的转向与重塑。这项实验技术可能带来响应速度远超现有光束控制硬件的光学系统。这种控制对于相机、传感器、通信网络、科学仪器以及新兴光子计算至关重要。 多数光学操纵设备无法跟上光本身的速度。镜子需要旋转，液晶需要重组，电子信号必须改变材料性质。即使按普通标准这些过程已算快速，但与光的基本时间尺度相比仍显缓慢。如今，研究人员演示了一种超薄表面，仅用74飞秒——即74千万亿分之一秒——完成光束转向与重塑。相关成果发表在《自然·纳米技术》。 这项研究由加州理工学院Harry Atwater教授实验室完成。Claudio Hail博士（现为加州大学伯克利分校助理教授）领导了研究，Lior Michaeli博士（现为特拉维夫大学工程学院超光机实验室负责人）为合著者。 该设备是一种超表面，即带有比光波长更小结构图案的薄光学层。与传统透镜依靠弯曲玻璃改变光束不同，超表面利用近乎平坦表面上精心排列的纳米级特征就能改变光。这片表面包含微小的硅结构，被设计成能短暂捕获并集中光。这种共振设计使光与结构在超快时间尺度上相互作用，从而对光束的相位和方向进行精确调控，实现整个光束的高速操纵。 虽然该技术仍处于实验阶段，但此类超表面有望突破当前机械或电子光束控制的瓶颈，为未来高速光通信、激光雷达、增强现实和光子计算提供基础。研究者指出，进一步优化结构设计和材料，甚至可能将响应时间推向更短的飞秒乃至阿秒尺度。
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