Исследователи разработали новую экспериментальную платформу для измерения электрических полей света, захваченного между двумя зеркалами, с точностью до одного цикла.
Эти электрооптические резонаторы Фабри-Перо позволят осуществлять точный контроль и наблюдение за взаимодействием света и материи, особенно в терагерцовом (ТГц) спектральном диапазоне. Исследование опубликовано в журнале Light: Science & Applications . Исследователи представляют кафедру физической химии Института Фрица Габера Общества Макса Планка и Институт радиационной физики Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф.
Разрабатывая настраиваемую конструкцию гибридного резонатора, а также измеряя и моделируя ее сложные наборы разрешенных мод, физики могут переключаться между узлами и максимумами световых волн точно в интересующем месте. Исследование открывает новые возможности для изучения квантовой электродинамики и сверхбыстрого управления свойствами материалов. В значительном продвижении в области электродинамики полостей команда представила новый метод измерения электрических полей внутри полостей. Используя электрооптические резонаторы Фабри-Перо, они достигли измерений в масштабе времени субцикла, что позволяет заглянуть в свет и материю, где именно происходит их взаимодействие.
Электродинамика полости изучает, как материалы, помещенные между зеркалами, взаимодействуют со светом, изменяя как их свойства, так и динамическое поведение. Это исследование фокусируется на терагерцовом (ТГц) спектральном диапазоне, где низкоэнергетические возбуждения определяют фундаментальные свойства материала. Возможность измерения новых состояний, которые одновременно ведут себя как возбуждения света и материи внутри полости, обеспечит более четкое понимание этих взаимодействий.
Исследователи также разработали гибридную конструкцию полости, включающую настраиваемый воздушный зазор с разделенным кристаллом детектора внутри полости. Эта новая конструкция позволяет точно контролировать внутренние отражения, что приводит к выборочным интерференционным картинам по требованию. Эти наблюдения подтверждаются математическими моделями, предоставляя ключ к расшифровке сложной дисперсии полости и более глубокому пониманию лежащей в основе физики.
Это исследование закладывает основу для будущих исследований взаимодействия света и материи в полости, предлагая потенциальные приложения для квантовых вычислений, материаловедения и не только. Майкл С. Спенсер, первый автор исследования, отметил: «Наша работа открывает новые возможности для изучения и управления фундаментальными взаимодействиями между светом и материей, предоставляя уникальный набор инструментов для будущих научных открытий».
Профессор, доктор Себастьян Мерляйн, руководитель исследовательской группы, резюмирует: «Наши EOC обеспечивают высокоточное изображение с разрешением по полю, вдохновляя на новые пути для квантовой электродинамики полости в эксперименте и теории».
Дополнительная информация: Майкл С. Спенсер и др., Электрооптические полости для измерения полей полостей на месте, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-024-01685-x
Информация о журнале: Свет: Наука и применение
Предоставлено Обществом Макса Планка