激光网2月22日消息，由新加坡国立大学化学系刘晓刚教授领导的新加坡国立大学研究人员与意大利国家研究委员会的Gianluigi Zito博士合作，发现了一种称为“超临界耦合”的不寻常的光学现象，可将光子上转换效率提高几个数量级。这一发现开辟了操纵光的新途径，并可能推动量子技术的发展，如量子计算、超分辨率成像和光子器件，如激光、光学腔体和谐振器。
光子上转换，即将低能光子转换为高能光子的过程，是一项应用广泛的关键技术。然而，由于镧系元素掺杂纳米粒子的辐照度和光学共振的关键耦合条件的固有限制，对高效光子上转换的追求仍然具有挑战性。
“超临界耦合”的概念在应对这些挑战方面发挥着关键作用。这种全新的方法利用了“连续体中的束缚态”的物理学。BIC使光能够被捕获在开放结构中，理论上具有无限的寿命，这超过了临界耦合的极限。这一发现表明，上转换发光增加了八个数量级。这种增强还能够以极高的精度定向传播自准直光子。
刘教授说：这项突破不仅是一项重大发现，而且代表了纳米光子学领域的范式转变，改变了我们对纳米尺度光操纵的理解。超临界耦合的意义超越了光子上转换，并为量子光子学和基于耦合谐振器的各种系统提供了潜在的进步。
研究结果已于 2024年2月22日发布在《自然》杂志上。
