非厄米奇点新发现:激光系统模式增益规律被重新审视
2025-11-28 14:27
来源:圣路易斯大学
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奇异点(EP)作为非厄米奇点,其特性在于两个或多个本征态合并,导致本征空间维度缩减。过去十年,研究人员在奇异点附近观测到诸多奇异现象,尤其在激光物理学领域,EP与多种激光系统设计紧密相关,这些系统在提升激光器输出功率及保持单模运转方面展现出优势。近日,发表在《物理评论快报》上的一项新研究,揭示了激光系统中EP效应的又一新特性,对传统观念发起挑战。

主要概念图示:所示腔体结构的特征值轨迹随施加增益的变化。

传统观点认为,在增益带宽内支持多模式的激光腔中,第一激光模式总是增益最高、增益加速最快的。然而,新研究通过理论分析指出,这一直觉并非绝对。圣路易斯大学光学与光子学教授Ramy El-Ganainy博士解释:“当材料增益增加,两个品质因子较低的模式在EP处合并时,可能增强其中一个模式的有效增益,使其率先达到阈值。”这一发现颠覆了传统认知,为激光系统设计提供了新视角。

该研究灵感源于一次科学交流。在德国奥伯沃尔法赫数学研究所组织的会议上,Ramy El-Ganainy向Jan Wiersig研究组的Julius Kulig提出了EP可能重新排列激光阈值的设想。随后,库利格与维尔西格在马格德堡展开实验验证,同时,齐忠与埃尔-加奈尼合作设计了耦合腔系统,成功验证了这一效应。这一成果不仅表明,在激光工程等成熟领域,非厄米物理学视角能带来新见解,也凸显了科学会议在促进跨机构、跨文化合作中的关键作用。

更多信息: Julius Kullig 等人,《异常点和激光阈值:低 Q 值模式何时占优》,《物理评论快报》 (2025)。期刊信息: Physical Review Letters , arXiv

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