南開物理82級宋智教授在PT對稱光學領域取得新突破

2021-02-22 南開物理校友總會

2018年8月15日,南開物理82級系友宋智教授與南開大學物理科學學院金亮副教授合作在物理學頂尖期刊《Physical Review Letters》(《物理評論快報》)上發布PT對稱光學領域重頭論文「Incident Direction Independent Wave Propagation and Unidirectional Lasing」。

宋智教授和金亮副教授,利用單向破壞性幹涉(unidirectional destructive interference)展現出的獨特非對稱性,設計了不依賴入射方向的波傳播以及單向雷射發射,該項研究可應用於光學集成器件,為新型吸收器、整流器、隔離器、調幅器等光操控器件及新型雷射器的設計提供了全新的思路。

金亮、宋智的研究工作基於單腔邊耦合的諧振腔陣列設計了阿哈羅諾夫-玻姆幹涉儀(Aharonov-Bohm interferometer),幹涉儀的合成磁場源於非對稱的邊耦合。利用合成磁通和入射波矢的匹配可實現單向破壞性幹涉,這將導致波從相反方向入射時,出射波相位的對稱被破壞;在邊耦合腔中引入耗散或增益,又可破壞出射波機率的對稱,光學互易性被徹底破壞。此單向破壞性幹涉具有雙向無反射的特性,因此可為光調製及操控的設計帶來極大便利;可以方便地預言利用單向破壞性幹涉作為基本單元組成的光學器件的功能。該工作設計了出射機率不依賴入射方向的光傳播,展示了光學隔離、整流、單向吸收、單向雷射發射等奇異功能。

該項工作得到了國家自然科學基金以及天津市自然科學基金的資助。

PS:

《Physical Review Letters》是美國物理學會(American Physical Society)於1958年創辦的物理學綜合性期刊,屬於物理學頂級刊物,主要發表重要的物理研究成果。2017年度該期刊影響因子為8.839。其前身《Physical Review》 1893年創辦於美國。

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