“如果您不忘记转向光明，即使在黑暗时期也能找到幸福。” 这些话是由与科学相去甚远的虚构人物说的。 但是在我们这个世界上，科学家经常转向光明，寻找他们真正的幸福-新发现。 可以说，光由什么组成？ 的光子。 这种基本粒子已成为许多发现，技术和研究的基础。 但是直到今天，它的属性对于任何人都是完全未知的。 但这并不能阻止科学家继续在其工作中使用实用的或理论的光子。 今天，我们将了解光子系统的研究，据科学家们说，这将使您完全控制光子的能量和相位。 为此，必须使用原子和分子系统的特性，其中可以借助外部电磁场控制电子的状态。 如何，为什么和为什么-我们从研究人员的报告中学到东西。 走吧
学习基础
两级光子系统的相干电光控制中的一个重要因素是光子的持续时间，在所有能量状态下，光子的持续时间应比将系统从一种状态简单过渡到另一种状态所需的时间长得多。 为了实现这一点，有必要使用电光控制方法。 但是，存在许多困难。 带有光放大器的大型光学系统可以模拟经典的两级系统，但是光子的量子相干性在操作过程中很容易被破坏。 如果使用传统的集成光子平台，则它们无法提供光子和快速调制的长期存在。 因此，它们也不适合科学家的目的。 但是，基于二氧化硅（SiO
2 ）或氮化硅（Si
3 N
4 ）的谐振器可以通过热效应专门控制。 基于硅，石墨烯和各种聚合物的电活性光子平台提供了快速的电光调制。 这是一个明显的优势，但是与电无源平台相比，此类系统中的光子寿命非常短。
而且，就像在没有现有工人和有效人员的情况下经常发生的那样，科学家创建了自己的版本。 在这种情况下，它是可以由千兆赫微波信号控制的两级光子系统。
该系统是具有两个铌酸锂微环的器件（图像
c ），其直径为80μm。 重要的是要注意，环之间的距离非常小，如在扫描电子显微镜（
a ）的图像中可以看到的。
设备快照b上方的图像显示了环形谐振器中光学模式轮廓的横截面。 但是
d是上述单个芯片上的设备阵列的快照。
实验装置被测设备由可调谐电信激光器（波长1630 nm）进行光泵浦。 穿过电光调制器（EO Mod）和偏振控制器（PLC）的光通过透镜光纤进入芯片。 发出的光信号通过光纤发送到12 GHz光电探测器。 之后，将转换后的电信号发送到示波器。 微波控制信号由AWG（任意波形发生器）生成，然后放大并发送到设备。 为了控制直流电，使用了一个T形偏置（Bias T）。
由于低的光损耗和微波电极的共集成，科学家能够实现> 30 GHz的非常出色的带宽，0.5 GHz / V的调制效率和2 ns的光子寿命。
图片编号1由于一对相同且相互连接的光学微环谐振器（在图
1a中这是ω1=ω2），所以实现了两级光子系统。 这样的键形成具有两个能级的特殊光子分子：对称模式（S）和不对称模式（AS）。 微波场通过强大的
普克尔斯效应*与系统相互作用。
普克尔斯效应* -暴露于恒定或交变电场时，光会出现双折射。
确认两个能级是光传输的测量值（图
1c ）。
光学模式本身划分如下：2μ=2πx 7 GHz。 每个谐振器的频谱线为γ=2πx 96 MHz，对应于品质因数Q = 1.9 x 10
6 。 这些指标再次证实了所获得的光子二级系统的稳定性。
监视系统的主要仪器是具有连续波的相干微波场。 科学家指出，这种“格式”的控制类似于原子两级系统。 但是有一个重要的区别：在光子系统中，两个能级中的每个能填充一个以上的光子。
当微波频率与两个能级的能量差一致时，两个模式（S和AS）之间会出现稳定的连接，这两个模式最初是分开的。 这导致能级分裂，这也称为Outler-Townes效应（图像
2a ）。
图片编号2在经过测试的系统中，可以控制微波信号的幅度，这使您可以将分离频率设置为几GHz（
2b ）的水平。 如果微波频率因跃迁频率而非常不正常，则会产生色散效应，与原子系统中的可变斯塔克效应相当（
2c ）。 此效果使您可以控制被测光子分子的能级之间的键强度强度。
图片编号3上方的两个图像显示了光子分子的相干光谱动力学，更准确地说，是在系统受到不同微波影响的情况下对拉比振荡的测量：
3a-实验数据，
3b-理论数据。 数据分析表明，可以控制相当范围的拉比频率。
图
3c显示了在1.1 V微波作用下在1.1 GHz频率下的拉比振荡，该频率对应于布洛赫球的实轴。 反过来，
3d图显示了在光电探测器处的放大信号，这是拉姆齐干扰的结果。
现在我们来谈谈最后但并非最不重要的方面。
在实验中，科学家决定使用单一频率转换来执行任何处理光信号的过程中非常重要的任务-按需存储和提取光子。
科学家注意到，使用静态谐振器可以减慢光子传播的过程，但是这种减慢受到谐振器频率的限制，因此无法对其进行控制。
但是使用动态调制的谐振器没有这些缺点。 为了获得对谐振器上光子记录和从外部波导中读取光子的控制，必须在谐振器中光子寿命到期之前改变光耦合强度。
图片编号4为此，施加了15 V的DC偏压，这使得将光子分子重新格式化为一对“暗”和“亮”模式成为可能。 轻便的款式位于第一环（
4a ）中。 由于她仍然可以访问输入光波导，因此被称为光学光。 暗模式位于第二个环中，并且不与波导连接；因此，它被称为光学暗模式。 但是，可以通过施加频率与两种光学模式之间的差异一致的微波辐射来获得进入暗模式的权限。 此过程导致这些模式之间形成稳定的连接（图
4b上的图）。
在亮模式下使用微波信号可使您将其转换为暗（
4s ）。 当微波信号关闭时，光子保持在暗模式，因此它们与波导分离。 在暗模式下分析获得的光脉冲的强度之后，可以确定其存在的时间-2纳秒，这要长2倍。 比光模式（
4d ）。
要详细了解这项研究，建议您查看科学家的报告。结语
科学家认为，这项研究可以成为进一步研究光子特性及其在未来数据传输和存储技术中应用方法的有用工具。
尽管具有很大的潜力，但是用光子进行这样的操作仍然很难实现。 受控光子两级（据研究人员称，将来是多级）系统的这项技术可以应用于全新的光子计算，量子计算机和拓扑光子学中。
尽管遇到了种种困难，科学家们仍在梦想着高科技，并正在尽一切努力使梦想成真。 毕竟，在这个世界上没有什么是完美的，这意味着有很多可以而且应该改进的地方。
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