電光腔 (EOC) 的實驗原理，在法布里-珀羅腔(金鏡)內進行非線性相互作用期間，用可見探針脈沖(綠色)測量太赫茲光場(紅色)的多重回波。

研究人員開發了一種新穎的實驗平臺，用于測量被困在兩個鏡子之間的光的電場，精度達到亞周期級別。這些電光學法布里-珀羅諧振腔將允許精確控制和觀察光與物質的相互作用，特別是在太赫茲(THz)光譜范圍內。該研究發表在《光：科學與應用》雜志上。

研究人員來自馬克斯·普朗克學會弗里茨·哈伯研究所的物理化學系和亥姆霍茲德累斯頓-羅森多夫中心的輻射物理研究所。通過開發可調諧的混合腔設計，并測量和建模其復雜的允許模式集，物理學家可以在感興趣的位置精確地在光波的節點和最大值之間切換。該研究為探索量子電動力學和材料性質的超快控制開辟了新途徑。

在腔電動力學領域的重大進展中，該團隊引入了一種測量腔內電場的新方法。通過利用電光學法布里-珀羅諧振腔，他們實現了亞周期時間尺度的測量，從而能夠深入了解光和物質，特別是在它們相互作用的地方。

腔電動力學探索了放置在鏡子之間的材料如何與光相互作用，改變它們的性質和動態行為。這項研究集中在太赫茲(THz)光譜范圍內，其中低能激發決定了材料的基本性質。能夠在腔內測量同時表現為光和物質激發的新狀態，將提供對這些相互作用的更清晰理解。

研究人員還開發了一種混合腔設計，在腔內結合了可調諧的空氣間隙和分裂檢測晶體。這種新設計允許精確控制內部反射，從而按需產生選擇性干涉圖案。這些觀察結果得到了數學模型的支持，為解碼復雜的腔色散提供了關鍵，并加深了對基礎物理的理解。

這項研究為未來研究腔光與物質相互作用奠定了基礎，為量子計算、材料科學等領域提供了潛在應用。該研究的第一作者Michael S. Spencer指出：“我們的工作為探索和引導光與物質之間的基本相互作用開辟了新的可能性，為未來的科學發現提供了獨特的工具集。”

研究小組負責人Sebastian Maehrlein教授總結道：“我們的電光學腔提供了高度精確的場分辨視圖，為實驗和理論中的腔量子電動力學激發了新的途徑。”

審核編輯 黃宇