通向光周期动态光子学之路：透明导电氧化物中的极端电子温度
光学
2026-01-01 v1
摘要
我们发现，透明导电氧化物（TCO）在极端电子温度下，于几个光周期的时间尺度上表现出振荡（符号反转）动力学。我们展示了这种瞬态动力学的机制，并提出了一种逆向设计的多层腔，该腔包含一个支持这种振荡行为的超薄 TCO 层。这种方法产生的透射率振荡周期约为 20 fs，对应于探测光束的三个光周期。为了在折射率上实现类似的振荡调制，我们在逆向设计的腔体顶部加入了一层 TCO 电子受体层，从而在 TCO 异质结处实现热电子载流子注入。由此产生的受体层实现了惊人的短至 9 fs 的 Δn 响应时间，接近单个光周期，并可进一步调谐至亚周期时间尺度。这些发现不仅阐明了 TCO 中难以捉摸的超快物理过程，而且首次证明了电子温度在驱动振荡动态响应中的关键作用。更广泛地说，我们将基于 TCO 的热电子载流子注入确立为一种实现新型时变光子介质的实用途径，该介质在光周期时间尺度上运行，可实现从可见光到红外波段的时间反射、时间折射及相关动态现象。
引用
@article{arxiv.2512.24641,
title = {Pathway to Optical-Cycle Dynamic Photonics: Extreme Electron Temperatures in Transparent Conducting Oxides},
author = {Jae Ik Choi and Vahagn Mkhitaryan and Colton Fruhling and Jacob B. Khurgin and Alexander V. Kildishev and Vladimir M. Shalaev and Alexandra Boltasseva},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.24641},
year = {2026}
}
备注
5 figures, Supplementary material included