科学家首次发现微共振腔内的光能纵向振动

根据物理学家组织网络5月28日(北京时间)的一份报告，教科书中的知识告诉我们，平面光波的振动方向(即偏振方向)一直是横向的，即垂直于其传播方向。然而，奥地利维也纳科技大学的科学家在最新的原子物理实验中发现，像瓶子一样的微型谐振器中的光具有独特的性质，其振动方向是纵向的。最新的研究成果有助于科学家开发新的高灵敏度传感器、量子机械路由器和其他新设备。

在瓶形微谐振器中，当激光不沿光纤传播而是绕光纤螺旋传播时，它可以耦合到玻璃光纤中。光可以在瓶状微谐振器腔中存储大约10纳秒，这相当于围绕光纤旋转30，000圈所花费的时间，这足以允许光和靠近光纤表面的单个原子之间的相互作用。然而，维也纳科技大学的科学家们在最新的实验中发现，光和物质之间的耦合程度比以前想象的要强。他们对这个惊人答案的解释是，在这样一个微型谐振器中，光有一个独特的特性:纵向振动。

科学家解释说，光波振动的方向对光波的行为至关重要。在瓶子微型谐振器中，光波可以绕光纤顺时针或逆时针传播。如果两个反向传播的光波的偏振方向是横向的，它们将在一个地方互相加强，在另一个地方互相抵消。维也纳科技大学量子科学中心和原子及亚原子物理研究所的阿诺德·劳彻·巴特勒教授说:“正是这种破坏性干涉限制了光波和玻璃纤维周围原子之间的耦合强度。”。

然而，如果两个光波纵向振动，它们的振动状态肯定会不同。结果，不再可能通过相消干涉完全抵消反向传播的光束，因此光和物质之间的耦合强度更强。“一开始我们真的很震惊。我们以前都知道光能的纵向振动，但直到现在，还没有人描述过这种振动在微谐振器腔内光-物质相互作用中的重要性。”

研究人员表示，最新的研究使他们能够开发出超灵敏的传感器，能够用光探测单个原子。此外，瓶形微谐振器已经成为研究光-物质相互作用基本性质的理想工具。科学家们下一步计划建造一个由单个原子控制的光路由器，它可以打开和关闭两个输出终端之间的光。未来，这种量子机械路由器有望在光纤网络中互连量子计算机。

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来自美国物理学家网络的报道