耶鲁大学团队打造“反激光”系统，可引导光和电磁波进行正向信号处理

近日，美国耶鲁大学工程与应用科学学院的一组研究人员开发了一种突破性的“反激光”系统，可以引导光和其他电磁波进行信号处理，而不会产生任何不必要的信号反射。这一创新可以推进局域网络、光子学领域和其他应用，相关研究成果近期发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。团队负责人道格拉斯·斯通（A．Douglas Stone）在10多年前领导了另一个团队，创造了“反激光器”或“相干完美吸收器”（CPA）。反激光不是像激光那样发射光束，而是以同样的精度来吸收输入的光。在激光中，光在两个镜子之间来回反射，每次都会通过一种被称为“增益介质”的放大材料实现光放大。在普通散射光源中，原子独立辐射并产生许多不同波长的光，因此光会向多个方向传播。然而，在激光中，原子以相同的频率和方向辐射，从而产生了单一波长的集中光束。反激光器使用的也不是放大材料，而是使用一种吸收光的材料（即“损耗介质”）。在其最简单的版本中，反激光器会将一束激光分成两束，并将两束光束相互引导，在如纸薄的硅片上相遇。接着，光波被精确地调谐，彼此相互“锁住”并被捕获，然后消散转化为热量。研究人员正是基于这一概念，开发了一种基于“无反射散射模式”（RSM）的设备。这种设备不是吸收声波，而是将声波重定向到特定的通道。有了光纤和现代光子电路，引导光而不让任何光反射回来是非常有价值的。该设备消除了信号路由器面临的一大障碍——信号反射，而信号路由器恰恰是现代纳米光子和射频网络的关键组成部分。下一步，研究人员们计划制造一种吸收可以忽略不计的类似设备，这样所有的能量都能有效地引导用于发挥其信息传输或传感功能。