厦门大年夜学团队用变换光学事理造出“人工黑洞”

自黑洞被预测以来，科学家们一贯在探索如何在地球上仿照黑洞，随着超材料的发展，这一大胆设想正在逐步实现。
陈焕阳见告科技日报，理论上，通过调节超材料的等效电磁参数可以使光波产生如拐弯或被完备接管的征象，从而仿照出黑洞、宇宙弦和爱因斯坦环等引力效应，这种设计可以对光波进行自由调控。

覆信壁光学微腔是集成光学基本元件，犹如声波能沿着天坛的覆信壁传播很远间隔一样，光子也会在微腔表面沿着环形边界传播。
不过长期以来，这类覆信壁光学微腔固有的辐射损耗问题一贯困扰着研究职员，特殊是当微腔尺寸靠近于光波永劫，辐射损耗将显著增加。
受人工黑洞研究的启示，研究团队利用变换光学事理成功办理了覆信壁微腔辐射损耗这一技能难点。

用折射率的空间变革与波折时空的等价实现对电磁波任意调控的方法，被称为变换光学。
基于麦克斯韦方程组在坐标变换下具有形式不变的特性，研究职员通过对物理空间中的光进行保角变换操作，即在坐标函数变换过程中保持曲线夹角不变，布局了一类圆对称的光学黑洞微腔。

陈锦辉先容，差异于传统均匀折射率的覆信壁微腔，基于变换光学事理设计的微腔在包层具有独特的梯度折射率分布，从而布局出一个始长年夜于光子能量的势垒，使得光子无法隧穿，从而被有效束缚在微腔中。
研究职员还制备了截断的光学黑洞微腔器件，并进行了微波实验丈量，证明了该设计方案的有效性。

“根据这一设计思路，此类圆对称光学黑洞微腔还可推广至任意形状，例如单核的四极子腔与双核的类花生形腔等。
”陈焕阳表示，基于变换光学事理设计光学微腔的策略，不仅为调控微腔表面光场供应了一种新的思路，还可以推广到声波和弹性波等其他波系统的共振模式，并有望在能量网络和片上集成光子器件设计领域得到运用。

来源： 科技日报