晶体材料中光子的相干光子局域化

光对材料的吸收是光学和凝聚态物理学中最基本的过程之一。我们研究激光光是否以电磁波形式或以局域化光子能量形式被吸收晶体材料。我们使用足够高频率的激光脉冲以克服带隙，但脉冲能量不足以克服潜热，从而激发 vanadium dioxide 的一阶相变。根据麦克斯韦方程组和布洛赫理论，不应该发生相变，因为材料中 nowhere 都没有足够的能量。然而，我们使用超快电子衍射在短时间尺度上观察到无序的晶体几何结构，呈现纳米尺寸的已切换材料斑点，其数量约等于吸收激光波中光子的数量。两种光学实验确认了这一现象，单光子吸收的模拟结果完全再现了所有测量结果。尽管激光光和布洛赫电子是扩展的量子对象，但单个光子的能量被局域化到纳米尺度，从而在远高于平均能量的显著程度下产生局部后果。