来源：科学剃刀

    科学家们在《Light: Science & Applications》上发表了一篇重磅研究，他们在中国天津的南开大学通过一种全新的光-物质相互作用机制，利用受激声子极化子（SPhPs），在芯片规模的铌酸锂Fabry-Pérot微腔中实现了巨大的太赫兹（THz）克尔效应。这不仅是一个物理现象的突破，更是未来通信技术的一次飞跃。

    太赫兹波，这个频段介于微波和红外光之间，近年来在通信、云计算、信息处理和医疗设备等领域展现出巨大的潜力。但要让太赫兹技术真正发挥威力，我们还需要解决一个关键问题——太赫兹克尔效应（TKE）。克尔效应，简单来说，就是光通过某些介质时，介质的折射率会因为光的强度而改变，这种现象在光学领域有着广泛的应用，比如制造光学开关、调制器等。但在太赫兹波段，这种效应一直比较弱，难以满足实际应用的需求。

    这项研究的亮点在于，科学家们利用了铌酸锂这种离子晶体的特性，通过受激声子极化子（SPhPs）来大幅增强太赫兹波段的克尔非线性效应。具体来说，当太赫兹波与铌酸锂中的声子强烈耦合时，会产生显著的非线性增强，从而调制折射率，导致频率发生偏移。实验中，他们观察到了由于克尔效应导致的微腔共振模式的频率偏移，并且这种偏移与泵浦光的功率有关。

图释：a & b）THz波与离子晶体中的声子强烈耦合，以铌酸锂为例，导致Kerr非线性显著增加，从而调节折射率，导致频率偏移。c）不同泵浦功率下单模微腔的频谱。来源：光：科学与应用（2024）。DOI： 10.1038/s41377-024-01509-y

    在实验中，科学家们使用了飞秒激光直写技术在铌酸锂波导上制造了微腔，并通过飞秒激光脉冲在微腔中产生太赫兹波。通过改变泵浦光的功率，他们观察到了微腔共振频率随泵浦光功率变化的现象，这正是克尔效应的直接体现。实验结果显示，这种通过SPhPs增强的三阶非线性光学敏感度比可见光或红外光频段的要大上四个数量级！

    这项研究的意义在于，它为太赫兹波段的光子器件提供了一个创新的平台，这对于发展高速太赫兹通信技术，以及制造多功能、稳定且紧凑的太赫兹光子芯片具有重要意义。未来，随着超连续谱研究可能向太赫兹频段扩展，这种增强的TKE将有机会在宽带太赫兹波生成中展现其巨大潜力。

    从物理的角度来看，这项研究不仅展示了通过材料科学和光学工程的结合可以实现对光的非线性控制，还为我们提供了一种新的思路，即通过声子极化子来增强光与物质的相互作用。这种增强的相互作用不仅在基础物理研究中有其价值，更有可能推动一系列实际应用的发展，比如提高通信速率、制造更高效的光子计算芯片等。

    这项研究让我们看到了太赫兹技术在未来的无限可能，它不仅仅是实验室里的新奇现象，更有可能成为改变我们生活的技术突破。随着研究的深入，我们有理由期待太赫兹通信和光子技术将带来更加快速、高效的信息处理能力。