基于硅纳米球阵列超表面的光子时间晶体示意图。哈尔滨工程大学供图

本报讯（记者孙丹宁）哈尔滨工程大学教授王旭辰与芬兰阿尔托大学、东芬兰大学及德国卡尔斯鲁厄理工学院等团队合作，在光子时间晶体领域取得重要进展，解决了长期以来光子时间晶体动量带隙受限的理论难题。相关成果近日发表于《自然-光子学》。

光子时间晶体是一种特殊的随时间周期性变化的光学结构，可以像激光一样放大光能。这种结构能制造出一种“动量带隙”，让处于带隙中的光能量随时间指数放大。此前有学者认为，要制造这种带隙需要很大的能量，可能会损坏材料。

研究人员则从理论上证实了通过对具有谐振特性的材料进行周期性调制，可以实现无限宽的动量带隙，从而对动量谱中所有的光波模式进行指数级放大。此外，这项工作证实，如果材料能产生电磁共振，那么只需要很小的能量就能制造出这种带隙。

该发现有望摆脱光子时间晶体对高功率调制的依赖，为制造更高效的激光器、定向光源和先进传感器提供了新思路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-024-01563-3