南开大学新技术让光线“改头换面”

新华网天津9月25日电(记者孙玉松、通讯员乔)记者日前从南开大学获悉，南开大学物理科学学院副教授与宋智教授合作，首次利用单向相消干涉所表现出的独特不对称性来“改变”光的行为，实现光波传播和单向激光发射独立于入射方向。相关的研究论文发表在新一期的物理杂志《物理评论快报》上。

据说光在传播过程中会被透射和反射。光在具有恒定时间反转的系统中传播。从一个方向入射和透射的光与从相反方向入射和透射的光相同。这被称为光学互易。为了任意控制光并改变光的“外观”，光的互易性需要首先被破坏。过去，通常需要使用光学非线性系统或磁光介质，如氧化镝来“改变光的标志和标志”。复杂的非线性系统和磁光材料的局限性极大地限制了这一领域的光学发展。因此，如何破坏与光学非线性系统和磁光介质无关的光学互易性是一个具有挑战性的物理问题。目前，虽然PT(奇偶时间)对称光学开放系统可以实现光的不可逆反射，但不能实现光的不可逆传输。

在研究中，金良和宋智借助单腔边耦合的谐振腔阵列重新设计了阿哈洛诺夫-博姆干涉仪，并利用合成磁实现了入射光波的单向相消干涉。实验结果表明，当光波从相反方向入射时，出射波的相位对称性被破坏。在侧面耦合腔中引入耗散或增益也会破坏出射波概率的对称性，从而完全破坏光的互易性。单向相消干涉还具有双向不反射的特性，这给光的设计调制和控制变化带来了极大的方便，可以方便地应用于光学集成器件，为新型吸收器、整流器、隔离器、调幅器和新型激光器等光控器件的设计提供了新的思路。

该研究也得到了国家自然科学基金和天津自然科学基金的支持。