Chinese Optics Letters 2023年第10期Editors’ Pick:

该研究利用飞秒激光直写技术制备了满足斐波那契调制规律的波导阵列结构，以研究准周期系统中光的扩散过程，实验观测了非线性诱导的光局域化增强的效应，为探索准周期系统中的光学非线性效应提供了新思路。

近年来，量子行走已经发展成为量子计算、量子模拟等领域的重要模型，并取得了诸多研究进展。量子行走中的一个有趣的现象是周期性系统中无序的引入所导致的局域化，这种局域化效应可用于阐释许多基础物理模型，如金属-绝缘体转变、Mott相变等。准周期系统介于周期系统和无序系统之间，表现出如分形能谱，局域化转变等独特的物理现象。当前，已有研究在理论上提出斐波那契紧束缚模型中存在局域化的光传输行为，然而，其只能在较短的传播距离内保持，并不是严格的局域。因此，如何能在这种准周期系统中实现局域化的光场传输仍有待进一步验证。

吉林大学田振男教授团队与中国科学技术大学任希锋教授团队合作，利用飞秒激光直写的准周期波导阵列结构，实验观测到了斐波那契型波导阵列中的非线性诱导的光局域化增强效应。相关成果发表在Chinese Optics Letters 2023年第21卷第10期。

图1 不同强度非线性作用下斐波那契型波导阵列中的光传输演化动力学过程

在该工作中，研究人员利用飞秒激光直写技术的空间造型能力，制备了两种具有不同有效折射率的波导作为准周期阵列的基本结构单元，通过输入强激光诱导非线性效应并控制注入光的强度大小，研究非线性对于体系中光场传播的影响。由于非线性的引入，波导的有效折射率临时性增加，使得光被更强烈地限制在波导中。通过提取不同传输距离处的光场分布信息，随着注入非线性光强度的增加，体系呈现明显的局域化增强效应(如图1所示)。该项工作为研究准周期系统提供了新思路，并将激发更多对于准周期系统中非线性诱导的新物理现象的探索。未来，团队将围绕飞秒激光直写三维紧凑集成光芯片技术的开发及应用拓展，探索更多基础科学问题的片上实现，为满足国家重大科技需求、解决领域前沿瓶颈问题提供助力。