无序的时间光子晶体

       时间光子晶体（PTC）是一种折射率会随时间周期性变化的空间均匀介质。波阻抗的时间变化会引起时变介质中传播的任何波的时间反射和折射。当时间变化既快（在介质中传播的周期的时间尺度上）又很强（折射率变化至少约为0.1）时，这种时间反射就成为主导。时间反射的波相互干涉，如果时间调制是周期性的，则这种干涉会导致在动量空间和拓扑特性中具有能带结构的Floquet模式。在一个空间维度（1D）中，PTC似乎是一维光子晶体的时间类似物。尽管有相似之处，但PTC与（空间）光子晶体有很大的不同。首先，在空间上均质的PTC动量守恒，而介电光子晶体则能量守恒。其次，PTC显示出动量带隙，而不是光子晶体中的能隙。从根本上说，PTC与空间光子晶体之间的差异是由时间之箭引起的。尽管来自空间一维晶格的布拉格反射使空间中的波偏转，但对于PTC，介电常数的时间变化不会导致时间的反向反射。到目前为止，仅在传输线中已经证明了PTC。近零材料中具有非线性效应的最新进展使得飞秒的折射率变化非常大，可以观察到时间折射。

       近日，来自以色列理工学院Mordechai Segev研究小组研究了在无序PTC中添加了随机波动的光传播。研究者发现，一旦时间紊乱开始，在紊乱的PTC中传播的脉冲速度就呈指数下降，最终完全停止。动力行为和减慢速率取决于PTC的特定带结构和脉冲的动量谱。与安德森局域相反，这里的脉冲幅度呈指数增长，并且具有最高群速度的模式具有最高的敏感性，显示出最大的减速度。最后，研究者检查了无序PTC中波的整体统计量，展示了与Anderson局域化（包括单参数缩放）的异同。从概念上讲，这里介绍的结果并不局限于PTC的领域，而是适用于所有包含二阶导数并因此经历时间反射的波动系统，例如声学，水波和其他经典波动系统。相关研究发表在杂志《Physical Review Letters》上。（刘乐）

       文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.163902