光學微腔可以(yi)增強光和(he)物(wu)質(zhi)的(de)相互作用(yong)，已經成為(wei)基礎光物(wu)理和(he)光子學研究的(de)重要平臺。長期以(yi)來，國(guo)際上主要通過建立波導模(mo)式與(yu)微腔高(gao)度局域模(mo)式的(de)直接相互作用(yong)實現有效耦(ou)合，需要滿足相位匹配條件(jian)。然而，由于波導與(yu)微腔存在不同的(de)材料和(he)幾何色散，相位匹配條件(jian)僅在較窄(zhai)范圍(wei)內滿足，嚴重制(zhi)約(yue)了微腔寬帶(dai)光子學應用(yong)。

人工微(wei)(wei)結構和(he)(he)介觀(guan)物理(li)(li)國家重點實驗室(北京大學(xue))肖云峰研究員和(he)(he)龔旗(qi)煌院士(shi)領(ling)導的(de)(de)(de)(de)課(ke)題(ti)(ti)組(zu)提出(chu)混沌輔助的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)動量(liang)(liang)快速轉(zhuan)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)新(xin)原(yuan)理(li)(li)，實現(xian)了(le)(le)超(chao)高品質因子(zi)光(guang)(guang)學(xue)微(wei)(wei)腔和(he)(he)納(na)米尺(chi)度波(bo)導的(de)(de)(de)(de)超(chao)寬(kuan)帶(dai)耦(ou)合(he)(he)，突破了(le)(le)微(wei)(wei)納(na)光(guang)(guang)學(xue)器件(jian)近場(chang)耦(ou)合(he)(he)需要(yao)相(xiang)位匹配即動量(liang)(liang)守恒的(de)(de)(de)(de)限(xian)制。該課(ke)題(ti)(ti)組(zu)通過(guo)精心設計光(guang)(guang)學(xue)微(wei)(wei)腔的(de)(de)(de)(de)幾(ji)何形狀，打破了(le)(le)傳(chuan)統(tong)微(wei)(wei)腔的(de)(de)(de)(de)旋轉(zhuan)對稱性，調控了(le)(le)局域光(guang)(guang)場(chang)分(fen)(fen)布，從而在支持分(fen)(fen)立的(de)(de)(de)(de)超(chao)高品質回音壁模式(shi)的(de)(de)(de)(de)同時(shi)獲得了(le)(le)大量(liang)(liang)準(zhun)連續的(de)(de)(de)(de)混沌模式(shi)，并(bing)通過(guo)基(ji)于時(shi)域有限(xian)差分(fen)(fen)法的(de)(de)(de)(de)三維模擬研究了(le)(le)混沌光(guang)(guang)子(zi)的(de)(de)(de)(de)角動量(liang)(liang)快速轉(zhuan)換(huan)(huan)及遂(sui)穿的(de)(de)(de)(de)瞬(shun)態動力學(xue)過(guo)程。研究結果表明混沌輔助的(de)(de)(de)(de)角動量(liang)(liang)轉(zhuan)換(huan)(huan)新(xin)原(yuan)理(li)(li)可以實現(xian)二氧(yang)化硅微(wei)(wei)腔在全透明波(bo)段內(500-2900納(na)米)回音壁模式(shi)的(de)(de)(de)(de)高效耦(ou)合(he)(he)。

這一新原理(li)可以擴展到(dao)其它(ta)光學微腔類型以及其它(ta)的電磁波頻段(duan)，并可能在集成(cheng)光電子學、光學網絡、量子信(xin)息處理(li)等(deng)領域發(fa)揮重要作用。該(gai)研究成(cheng)果于10月20日(ri)在國際學術期刊Science上發(fa)表。

光(guang)(guang)學(xue)(xue)微(wei)(wei)腔(qiang)(qiang)可以(yi)增(zeng)強光(guang)(guang)和物(wu)質的(de)相互作用，已經成為基礎光(guang)(guang)物(wu)理和光(guang)(guang)子學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)的(de)重要(yao)(yao)平臺(tai)。人工(gong)微(wei)(wei)結構和介觀物(wu)理國家重點(dian)實驗室微(wei)(wei)腔(qiang)(qiang)光(guang)(guang)學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)取得重要(yao)(yao)突(tu)破(po)，可能在集成光(guang)(guang)電子學(xue)(xue)、光(guang)(guang)學(xue)(xue)網絡(luo)、量子信息處理等領域發揮重要(yao)(yao)作用，對后續工(gong)作開展具(ju)有重要(yao)(yao)意義。