[據物理學組織網站2017年10月9日報道] 美國哈佛大學約翰•波爾森工程與應用科學學院開發出與硅基光子集成技術相兼容的零折射率波導，并觀察到駐波。研究成果發表在《ACS光子學》期刊。

此前，2015年10月，約翰•波爾森工程與應用科學學院開發出首個零折射率片上超材料，可以使光相位無限拉伸。超材料可作為操控光的新方法，使實現光子集成電路的重要一步。當光波長通過材料時，波峰和波谷會被壓縮或拉伸，這取決于材料性質。人們采用折射率表示波峰被壓縮了多少，折射率越高，光波長越小。當折射率減小到零時，光波可被無限拉長，相位恒定。相位振蕩僅是時間的變量，而與空間無關。該技術對于光子集成非常有幫助。因為大部分光器件利用同步傳播的兩個或多個光波間的相互作用。如果光波長是無限長的，那么就不存在光波長相位匹配問題，每一點的光場分布均相同。2015年，研究人員利用棱鏡測試片上光波長是否被無限拉伸，因而所有的器件均做成棱鏡的形狀。但是，棱鏡對集成電路來說不是特別有用的形狀。因此，研究人員希望開發出能直接與現有光子電路相集成的器件，顯然，最有用的形狀是直線或者波導形狀。

在不借助棱鏡的情況下，由Eric Mazur教授主導的研究團隊開發出一種波導。然而，證明波導折射率為零是相當困難的。這時，博士后研究員Orad Reshef和Philip Camayd-Muñoz有一個想法：通常，光波長非常小并且振蕩得很快，只能測量平均值。觀察到光波長的唯一方法是用兩束光產生干涉現象。想象一下吉他上的固定在兩邊的琴弦，當琴弦被波動時，聲波通過琴弦撞到另一邊的針腳并被反射回來，由此產生頻率相同、傳輸方向相反的兩列波，稱為“駐波”。Orad Reshef博士和Philip Camayd-Muñoz博士將這一想法用于波導中的光束。研究人員從波導相反方向照射光束“固定”光，產生駐波。每束光波仍快速振蕩，但是方向相反，頻率相同，這意味著在某一點兩束光波相抵消或者相疊加，產生明暗條紋。由于波導的折射率為零，研究人員可以使波長拉伸得足夠大，從而被觀察到。這可能是第一次利用無限波長觀察到駐波。光波長非常小，難以直接觀察到，采用該技術可利用普通的顯微鏡觀察到光波長。

該技術有益于硅基光子集成，未來量子計算機能基于受激原子網絡，通過光子傳遞信息，原子的作用范圍大致相當于光波長。通過使光波長變得非常大，研究人員有望通過遠距離作用，擴展量子器件。（工業和信息化部電子第一研究所   許文琪）