2022年12月10日，《自然∙通讯》在线发表了陆培祥教授带领的“强场超快光学”创新研究群体在高阶动态局域和可调隐身斗篷方面取得的最新研究成果，文章标题为“High-order dynamic localization and tunable temporal cloaking in ac-electric-field driven synthetic lattices”。

电子是带电粒子，固体晶格中的电子波包在外加电场的作用下呈现出许多新奇的物理效应。例如，在交变电场驱动下，当电场幅度与频率之比恰好等于零阶贝塞尔函数的零点，波包被局域在初始位置附近无法移动，该现象被称作动态局域效应。由于电子的弛豫时间较短，实验观测该效应往往存在着巨大的挑战。而光波相干性好、易于探测，人们便提出借助折射率周期分布的光子晶格来观测以上电场效应。通过制备弯曲波导阵列，人们成功为光子构造了等效电场，观测到了弱电场驱动下的低阶动态局域效应。然后，受制于空间波导的弯曲损耗，人们往往很难进一步构造更强的电场来实现高阶动态局域效应。除此以外，传统光学动态局域主要用于光束的无衍射传输，该效应在其他领域的应用还有待挖掘。

图1. (a) 时域光子晶格和等效交变电场构造原理示意图；(b) 实验测得的光强演化，(i)-(iii)分别对应无外加电场时的定向输运、交变电场下的一阶和五阶动态局域；(c) 在原有相位调制基础上加入随机噪声后的光强演化。

近日，王兵、陆培祥课题组将光子晶格的概念由传统的空间域推广到了时间域，基于成熟的光纤通信系统实验构建了时域光子晶格，进而摆脱了空间波导弯曲损耗对电场强度的限制。时域光子晶格的实际空间结构为双光纤环路，研究人员通过在两光纤环路中引入大小相反的时变相位调制，能够模拟电子在矢势场中获得的非互易相位，进而构造随时间变化的光子等效矢势和电场。通过改变电场幅值，研究人员等效地实现了对光子能带结构的操控。当电场幅度与频率之比为零阶贝塞尔函数的零点，等效能带结构会变为平带，入射波包将被动态局域在初始位置附近。在实验中，研究人员观测了一至五阶动态局域效应，发现高阶动态局域具有更强的局域性，并发现高阶动态局域对外部扰动表现出了更好的鲁棒性。接着，将局域性较好的高阶动态局域用于信号传输，并利用低阶动态局域中波包的弯曲传输特性打开了一个时间窗口，从而构造了一个时域隐身斗篷。由于此处交变电场的幅值和周期均可灵活调控，研究人员在实验中十分灵活地调控了隐身斗篷的开启时间和窗口大小。该工作为脉冲调控提供了新的思路，在信号传输、处理和保密通讯等领域具有重要的应用价值。

武汉光电国家研究中心博士后王书林、物理学院青年教师秦承志副教授和刘为为副教授为论文共同第一作者，王兵教授、意大利米兰理工大学Stefano Longhi教授和陆培祥教授为论文共同通讯作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金项目和创新研究群体项目的资助。

论文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35398-9.