光晶格——激光领域的“”黑色因子“”

 行业动态     |      2019-9-18 17:27:11
近期科学家在实验中验证了固态介质中的固体激元在热平衡条件下也可以产生类BEC现象非线性科学业已证明,当波的衍射和非线性效应达到平衡时可以形成孤子。孤子在传播或演化过程中,其波形会保持不变。亮孤子与暗孤子是两种最典型的孤子,区别在于前者的形状是中心凸起,而后者的中心是一个凹陷,它们分别存在于自聚焦与自散焦的非线性介质中。在BEC中,这两种非线性可以通过调节原子的散射强度实现。在平均场理论下,BEC的动力学特性由单粒子非线性薛定谔(Gross–Pitaevskii)方程描述。这两种孤子都已经在冷原子实验中被观测到。在最初的两个BEC暗孤子实验中,由自散焦的87Rb原子和23Na原子形成的雪茄型BEC,成功地产生了暗孤子。

随着激光技术的发展,光晶格应用而生。光晶格为冷原子研究提供了一个干净的、易于实现和精确控制的实验平台,这与固体物理中的晶体相比具有显著的优势。一项里程碑式的实验就是在光晶格中实现了从超流体到莫特绝缘态的连续量子相变。光晶格对孤子的研究同样意义显著。光晶格是周期结构,存在类似于半导体材料中的能带结构,这为帯隙孤子的研究提供了可能。理论研究表明,位于帯隙中央的孤子是稳定的,而靠近帯隙边缘的孤子则是不稳定的。实验上,帯隙型亮孤子于2004年在囚禁于光晶格的BEC实验中得到了验证。这一发现极大地提升了科学家对帯隙孤子的研究兴趣,成为近年来的一个研究热点。然而,关于帯隙孤子的研究大多仅局限于亮孤子,而暗孤子的研究仍然有待深入挖掘,其中暗的带隙孤子仍未在实验中观测到,其在高维度的物理特性仍然不得而知。
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