發(fā)表在《納米光子學》雜志（Nanophotonics）上的一項新研究成果表明，折射率，電磁輻射在介質(zhì)中的速度與其在真空中的速度之比，可以被快速調(diào)制，從而在光譜的近可見部分產(chǎn)生光子時間晶體(PTC)。該研究的作者認為，在光學領(lǐng)域維持PTC的能力可能對光科學產(chǎn)生深遠的影響，使未來真正具有顛覆性的應(yīng)用成為可能。

PTC是一種折射率隨時間迅速上升和下降的材料，它是光子晶體的時間等價物，光子晶體的折射率在空間中周期性振蕩，例如，珍貴礦物和昆蟲翅膀的虹彩。

用于在單周期狀態(tài)下測量時間折射的實驗裝置 PTC只有在折射率隨電磁波頻率的單一周期上升和下降時才穩(wěn)定，因此，不出所料，PTC迄今為止已在電磁頻譜的最低頻率端觀察到:無線電波。 在這項新研究中，來自以色列海法以色列理工學院的Mordechai Segev與來自美國印第安納州普渡大學的Vladimir Shalaev和alexandra Boltasseva及其團隊合作，通過透明導電氧化物材料發(fā)射了波長為800納米的極短(5~6飛秒)激光脈沖。

這引起了折射率的快速變化，使用探針激光束在稍長的波長(近紅外)進行了探索。當材料的折射率松弛回正常值時，探測光束迅速紅移(即波長增加)，然后藍移(波長減少)。

每一次折射率變化所花費的時間都是極小的，小于10飛秒，因此，在形成穩(wěn)定PTC所需的單周期內(nèi)。 Segev說：“在晶體中被激發(fā)到高能量的電子通常需要十倍以上的時間才能放松到基態(tài)，許多研究人員認為我們在這里觀察到的超快速弛豫是不可能的。我們還不清楚它是如何發(fā)生的?！?合著者Shalaev進一步表示，在光學領(lǐng)域維持PTC的能力，正如這里所展示的，將打開光科學的新篇章，并實現(xiàn)真正的顛覆性應(yīng)用。然而，我們對這些可能是什么所知甚少，就像20世紀60年代的物理學家對激光的可能應(yīng)用所知一樣。