研究人員開發(fā)了一種新型實驗平臺，能以亞周期精度測量兩鏡之間捕獲的光波電場。這種電光學法布里-珀羅諧振腔將實現(xiàn)對光與物質(zhì)相互作用的精確控制和觀測，尤其在太赫茲（THz）光譜范圍。該研究成果發(fā)表于《光：科學與應(yīng)用》期刊。

研究團隊來自馬克斯·普朗克學會弗里茨·哈伯研究所物理化學系和亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心輻射物理研究所。通過開發(fā)可調(diào)諧混合腔設(shè)計，并對其復(fù)雜的允許模式集進行測量和建模，物理學家能夠在目標位置精確切換光波的節(jié)點和最大值。這項研究為探索量子電動力學和材料特性的超快控制開辟了新途徑。

電光腔 （EOC） 的實驗原理

在腔電動力學領(lǐng)域取得重大進展的這項研究中，團隊提出了一種測量腔內(nèi)電場的新方法。利用電光學法布里-珀羅諧振腔，他們實現(xiàn)了亞周期時間尺度的測量，能夠在光與物質(zhì)相互作用發(fā)生的精確位置獲取關(guān)鍵信息。

腔電動力學研究鏡間材料如何與光相互作用并改變其特性和動力學行為。本研究聚焦太赫茲光譜范圍，該范圍內(nèi)的低能激發(fā)決定了材料的基本特性。在腔內(nèi)測量同時具有光和物質(zhì)激發(fā)特性的新態(tài)，將為此類相互作用提供更清晰的認知。

研究人員還開發(fā)了混合腔設(shè)計，在腔內(nèi)集成了可調(diào)氣隙和分束探測器晶體。這種創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)了對內(nèi)部反射的精確控制，可按需產(chǎn)生選擇性干涉圖樣。數(shù)學模型支持這些觀測結(jié)果，為解碼復(fù)雜的腔色散提供了關(guān)鍵，深化了對基礎(chǔ)物理機制的理解。

該研究為未來腔光-物質(zhì)相互作用研究奠定基礎(chǔ)，在量子計算、材料科學等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。論文第一作者Michael S. Spencer指出："我們的工作為探索和調(diào)控光與物質(zhì)的基本相互作用開辟了新可能，為未來科學發(fā)現(xiàn)提供了獨特工具集。"研究組長Sebastian Maehrlein教授總結(jié)道："我們的電光腔提供了高精度場分辨視角，為實驗和理論中的腔量子電動力學研究開辟了新路徑。"

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01685-x