量子世界總是有著違反常規認知的定律,並體現為各種奇妙的現象。科學家最近發明了一種量子激光,不僅可以在室溫下工作,隨著能量損失的增加,所需用於產生激光的能量卻減少。

韓國科學技術院(Korea Advanced Institute of Science and Technology,縮寫為KAIST)的物理學家發明的一套產生激光的系統,讓激光通過一個六邊形的微腔。這個微腔裡面具有氮化硅內襯塗層。研究稱這個塗層所用的材料與六邊形微腔的設計相配合,起到控制激光能量損失的作用。

這種設計可以造出在室溫下工作的極化激元激光器(polariton laser)。極化激元激光器是近年來先進的激光器,其產生激光的臨界閥值低於傳統的光子激光器,但是通常需要在低溫環境下。這是這項技術的一個亮點所在。

研究人員發現這項設計還有另一個有悖於常規認知的特性。通常來說,在激光器工作的過程中能量會損失。可是在這個系統內,隨著損失能量的增多,其所需的產生激光的能量也減小。利用這個特性可以造出高效率、低能耗閥值的激光器,用於未來的各種量子光學設備。

「這套系統應用了一種名為宇稱時間反轉對稱性(parity-time reversal symmetry)的概念。」KAIST的物理學教授趙勇勳(Yong-Hoon Cho,音譯)說:「這個平臺可以把能量的損失用於收益,可用於降低傳統光學器件和傳感器以及量子器件的激光能量閾值,並控制光的方向。」

這份研究6月10日發表於《自然‧光子學》(Nature Photonics)期刊。◇

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