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这种冷冻光纤使光与声的互动强度提高1000倍

Science Daily2026年8月22日 13:02

液体变成固体的过程在自然界中是众所周知的。火山喷发的熔岩最终冷却并硬化成岩石,而湖水在寒冷的冬季可以冻结成冰。当材料经历这些相变时,重要的物理特性也会发生变化,包括密度和折射率,这影响了声和光在其中的传播方式。一个相关过程在制造光纤中发挥了重要作用。玻璃预制体被加热,直到其结构松弛到足以被拉成极细的光纤。光通过光纤核心传播,允许信息在长距离内快速移动。这种能力使光纤成为现代电信中不可或缺的部分。科学家们还开发了用于光纤激光器、光纤内窥镜和光纤传感器等技术的专用光纤。一些中空光纤可以填充气体或液体,允许它们映射温度分布,甚至作为化学实验的小型实验室。 在极端温度下冷冻液体核心 汉斯·马克斯·普朗克光学科学研究所(MPL)在厄尔朗根和汉诺威莱布尼茨大学(LUH)及耶拿莱布尼茨光子技术研究所(IPHT)的研究人员现在将液体核心光纤(LiCOF)带入了一个新方向。该团队在-196°C的氮气中冷却光纤内部的液体,使得核心中的材料从液体变为固体。令人惊讶的是,冷冻核心并未阻止光纤传递光线。“关键点在于,冷冻的LiCOF部分仍然能够引导光线。不仅如此,光纤的液体部分和冷冻部分也可以引导超声波,”文章的三位主要作者之一,来自Prof. Dr. Birgit Stiller领导的“量子光声学”研究组的研究人员西蒙·塞德尔(Simon Seiderer)表示。 光与声的互动强度提高1000倍 研究人员利用了冷冻光纤中光与声之间强烈的互动。这种现象称为布里渊-曼德尔斯坦散射,在传统光纤中已经被人所熟知。然而,冷冻液体核心会创造出极其紧密和密集的环境。在这些条件下,光与声的互动强度比标准光纤强超过1000倍。这一剧烈的增加使得团队能够演示光声记忆,这是一种可以在光纤中的光子神经形态计算中使用的关键组件。这种方法依赖于光速与声速之间的巨大差异。由快速移动的光波携带的信息可以转移到较慢的声波中进行暂时保留,然后再转换回光。由于冷冻的LiCOF使光与声之间的互动效率极高,因此该技术可能为未来的光子计算系统显著降低所需的能量提供了新方法。 光子和量子技术的新平台 这一研究建立在与IPHT耶拿的马库斯·施密特教授和马里奥·化学教授的长期合作基础之上,他们首创了液体核心光纤相关研究。加入冷冻步骤使研究人员能够在光纤内部实现更大的非线性效应。“通过冷冻液体核心,我们创造了一个全新的物理平台,它提供了极端的非线性效应,同时易于操作,”斯蒂勒说。“尽管展示出高度有效的光声记忆是一个令人振奋的第一步,但这种水平的光声耦合不仅为神经形态计算开辟了令人兴奋的新可能性,也为量子信息处理、微波光子学和高精度传感提供了新的机会。”} 通过上述JSON格式翻译,我将相关内容转换为简体中文。希望这能够满足您的需求!

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