諸如激光器等光學系統中，能量損失是影響功效的主要障礙，它以令人沮喪的方式持續不斷地存在。
為了克服激光器系統能量損失，操作人員經常用超量光子或光束來刺激系統以獲取所需。但是，美國華盛頓大學的工程師們最近用一種新方法扭轉或消除了這種損失局面，而他們的方法正是通過給激光器系統增加一些“損失”來收獲能量。換一種說法就是，他們已經發明了一種“以退為進”的妙招。這一成果發表在10月17日出版的《科學》雜志上。
該成果的實驗團隊由華盛頓大學電子系統工程系教授楊蘭(音譯)博士領銜，五名隊員來自美國、日本和澳大利亞。他們共進行了三個實驗總結出這一新妙招。
據物理學家組織網10月17日(北京時間)報道，在第一個實驗中，他們通過改變對兩個微型諧振器的距離改變其匹配狀態，對其中一個采用“一給命令就消失”的可控操作;在第二個實驗中，通過變化損失量，他們能操控匹配狀態并測算出兩個諧振器之間的光強度，結果，令人吃驚地發現，當能量損失增加的時候，兩個諧振器的總強度先是上升然后又有所下降，但最終重新顯現出了較高的光強度;在第三個實驗中，他們通過在二氧化硅中增加損失量獲得了兩個非線性現象。
“光強度在光學系統中是一個非常重要的參量。”楊蘭說，“不同于給系統增加更多能量的標準方法，我們反其道而行之，通過調節損失量來獲取更有效的能量。”
實驗系統包括兩個微小的直接匹配的二氧化硅諧振器，每一個都配備了不同的熔錐光纖連接器，能將光線從一個激光發射器的二極管引導到感光探測器;光纖逐漸變窄，確保光線在光纖和諧振器的正中間。楊蘭說，這個構想可以在任何配對物理系統中應用。
關鍵器件是一種叫做“鉻涂層二氧化硅納米錐”的微型裝置，能讓其中一個微型諧振器產生光強損失。這個微型裝置被放置在調控范圍只有20納米的極微小的光泄漏區域中。“用鉻來做涂層，是因為它是一種能大量吸收1550納米波長的材料，而且能很好地對它調控‘損失’程度。”研究人員說。另一種關鍵裝備，是“納米定位器”，能通過調節距離來控制配對諧振器之間的長度。
“損失獲能”現象具有“例外點”的特征，這種特征對系統特性影響甚大。在近些年的物理學研究中，“例外點”貢獻了一系列“反常”的表現和結果。“當我們調試系統達到‘例外點’，基于光強度的非線性過程都受到了影響。”
“這項研究的美好之處在于，通常來講，‘損失’被認為是不好的，但是我們把它變成了好的進而扭轉了壞的影響，我們用激光器實現了這一點。”楊蘭說。除了對激光器技術發展有所裨益，他們的發現成果在其他物理學領域，比如光子晶體表現、電漿子結構和超材料等研究領域中，也會激發針對“損失”效果的新研究計劃。 |
中文版
ENGLISH
