近日,密西根学院助理教授万文杰及其研究团队在国际一流科技期刊《Light: Science & Applications》发表题为《Optically induced transparency in a micro-cavity》(微腔中的光诱导透明)的论文。
近年来,人们发现耦合微腔系统、光子晶体及等离子超颖材料等可以通过经典光学的途径实现类似EIT的透射特性。随着高品质因子回音壁模式(WGM)光学微腔研究的兴起,该方法可以在微米级尺度上对系统的透射谱线实现同样的调制,使得利用耦合光学微腔实现类EIT效应变得火热。在光学微腔芯片上实现类EIT现象,极大地简化了实现这一效应的系统,从而有望得到广泛应用。人们试用了多种方法在WGM微腔系统中实现类似EIT效应,但这些耦合的模式只能通过巧合或精巧的设计来实现频率重叠,其实现类EIT的波段受到限制,而且无法灵活主动调节。

2016051901副本光诱导透明原理示意图. (a, b)在线性微腔的透射谱,不同阶的WGM模式之间相互独立;(c, d)在微腔中通过四波混频现象使得不同阶的WGM模式之间相互耦合,并在信号光共振区形成类EIT效应

万文杰研究团队另辟蹊径,在这一研究中他们提出了利用单个光学微腔中不同回音壁模式之间的非线性耦合实现类电磁诱导透明效应的新思路,并在实验上验证了这种光诱导透明(OIT)的方法。他们通过光学四波混频的方法引入参量增益,使得间隔数个FSR(自由光谱范围)的两个不同频率回音壁模式(信号光和闲置光)产生相互耦合,耦合的强弱可以通过泵浦光的强度控制,并观测到了信号光透过率呈现类EIT谱线的特性。这一方案的优点是可以在设定的谐振波长处实现想要的类EIT效果,从而对应用有着实际价值。
该项研究成果得到了国家自然科学基金(No. 11304201和61475100)、国家青千、上海浦江人才(12PJ1404700)上海科技创新计划(14JC1402900)的资助。

《Light: Science & Applications》是由中国科学院主管,长春光机所与自然出版集团(Nature Publishing Group)合作出版的开放获取的全英文光学学术期刊。发表光学及相关领域的高质量的最新研究成果,文章形式为原创性论文和综述性文章。其2014年影响因子为14.603,在光学领域期刊中排名第二(2/86)。