基于虚带间跃迁的超快光学调制

近期在时间和空间上非微扰光学调制的进展开创了光学研究的新前沿，其在介质中创建时间边界，产生光的“时间反射”和“时间折射”。在受调制光学材料内形成光子时间晶体，导致广泛的新现象，具有实际应用潜力，从非共振光放大和可调谐激光，到量子光-物质相互作用的新 regime。然而，光的时间边界的形成依赖于折射率的光学调制，该调制既强又快，即便在单个光周期的时间尺度上也是如此。这两个问题即便独立解决也极具挑战性，对所有现有光学调制方法提出了相互冲突的要求。然而，正如我们在本工作中所示，基于虚带间跃迁激发的替代方法解决了这一看似不可逾越的问题。基于虚激发的光学调制从根本上无耗散，不面临材料中热积累和耗散的问题，而受激虚拟布居的瞬态性质仅在单个光周期尺度上改变材料响应，确保由此产生的折射率变化本质上是超快的。在此我们发展了所提调制方法的理论描述，并证明它可利用现有光学材料和技朮轻易实现。