黑洞是存在于宇宙空間中的一類大質(zhì)量天體，因引力極大，所有進入其視界內(nèi)的光和粒子都無法逃逸。受黑洞能夠完美吸收視界內(nèi)物質(zhì)這一特性啟發(fā)，研究人員一直希望能夠設(shè)計一些“人工黑洞”結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)能量收集的最大化。 !zA@{gvEc  
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近日，來自廈門大學的陳煥陽教授和陳錦輝副教授研究團隊，利用變換光學原理構(gòu)造了一類可以完全抑制輻射損耗的光學黑洞微腔，相關(guān)成果以《保角光學黑洞微腔》為題發(fā)表于光學期刊《eLight》。 o`bc/3!  
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自黑洞被預(yù)測以來，科學家們一直在探索如何在地球上模擬黑洞，隨著超材料的發(fā)展，這一大膽設(shè)想正在逐步實現(xiàn)。陳煥陽告訴科技日報記者，理論上，通過調(diào)節(jié)超材料的等效電磁參數(shù)可以使光波產(chǎn)生如拐彎或被完全吸收的現(xiàn)象，從而模擬出黑洞、宇宙弦和愛因斯坦環(huán)等引力效應(yīng)，這種設(shè)計可以對光波進行自由調(diào)控。 ~non_pJ  
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回音壁光學微腔是集成光學基本元件，如同聲波能沿著天壇的回音壁傳播很遠距離一樣，光子也會在微腔表面沿著環(huán)形邊界傳播。不過長期以來，這類回音壁光學微腔固有的輻射損耗問題一直困擾著研究人員，特別是當微腔尺寸接近于光波長時，輻射損耗將顯著增加。受人工黑洞研究的啟發(fā)，研究團隊利用變換光學原理成功解決了回音壁微腔輻射損耗這一技術(shù)難點（如圖1）。 IVR%H_uz  
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用折射率的空間變化與彎曲時空的等價實現(xiàn)對電磁波任意調(diào)控的方法，被稱為變換光學。基于麥克斯韋方程組在坐標變換下具有形式不變的特性，研究人員通過對物理空間中的光進行保角變換操作，即在坐標函數(shù)變換過程中保持曲線夾角不變，構(gòu)造了一類圓對稱的光學黑洞微腔（如圖2）。 .xRdKt!p  
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陳錦輝介紹，區(qū)別于傳統(tǒng)均勻折射率的回音壁微腔，基于變換光學原理設(shè)計的微腔在包層具有獨特的梯度折射率分布，從而構(gòu)造出一個始終大于光子能量的勢壘，使得光子無法隧穿，從而被有效束縛在微腔中。研究人員還制備了截斷的光學黑洞微腔器件，并進行了微波實驗測量，證實了該設(shè)計方案的有效性。 aFnel8  
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