电光采样研究为量子物理学解锁了新见解

以下内容来自Phys.org，原文标题为Electro-optic sampling research unlocks new insights into quantum physics。

（a）入射场、电光晶体（EOX）的几何形状以及门控脉冲偏振态的演变。

（b）使用飞秒激光器的EOS的典型设置。短脉冲（蓝色）形式的近红外 （NIR） 激光输出被分束器（BS）分成“测试”和“门”光束。长波测试波（红色），例如，通过激光输出的光学整流产生的，与门脉冲（激光输出脉冲）相结合，并通过椭偏仪进行分析。OAP：离轴抛物面镜;GX：用于产生测试波的晶体;SF：长通光谱滤光片;BS：分束器/合路器;VD：可变光学延迟线;EOX：电光晶体;λ/4：四分之一波片;WP：沃拉斯顿偏振器;BPD：平衡对光电二极管。（b）改编自参考文献 23。

图片来源：Optica（2025 年）

DOI：10.1364/OPTICA.544333

Konstantin Vodopyanov是佛罗里达中央大学（UCF）科学学院和CREOL（光学与光子学院）的教授，最近他在Optica（《光学》）杂志上发表了一篇题为Electro-optic sampling of classical and quantum light（经典光和量子光的电光采样）的研究。这项研究探讨了电光采样（Electro-Optic Sampling, EOS）技术，该技术在量子物理、分子光谱学和生物医学传感等领域具有重要意义。

作为两所学院的教授，Vodopyanov展示了跨领域工作如何催生新的想法。这位光学学会会士的研究结合了跨学科的工作，正在塑造量子物理及其他科学领域的未来。

他的新研究探索了电光采样如何将超短激光脉冲通过晶体传输，这些晶体会在施加的电场作用下发生变化。这种技术使研究人员能够精确捕捉跨越广泛频率范围的电场的形状和时间。

Vodopyanov说“这种技术能够让研究人员比以往任何时候都更清晰地看到分子”，他是佛罗里达中央大学的21世纪学者捐赠讲席教授。

他还说，“通过使用比半个光波周期更短的光脉冲来探测它，可以完整地表征波的振幅和相位。这种技术解锁了研究超快现象以及以无与伦比的分辨率捕获分子光谱的能力。”

与其他方法相比，Vodopyanov解释了电光采样如何提供更高的灵敏度，从而更有效地检测微弱信号。

“此外，由于其卓越的灵敏度，它甚至可以检测到真空中量子涨落——电磁场的‘零点运动’——这为量子物理的基础研究提供了深刻的见解。”

该研究介绍了增强电光采样有效性的新方法，Vodopyanov表示，该技术的发展潜力巨大。随着持续的发展，他强调了几个有前景的进一步研究方向。

Vodopyanov认为未来的发展方向包括将电光采样扩展到深紫外和极紫外范围、检测压缩真空态以及在时空上实现量子场层析成像。

随后，他补充说，随着技术的进步和对光行为的深入理解，研究可以揭示更多内容。“例如，片上太赫兹波探测器的创新以及对量子统计和相对论效应的研究，有望进一步扩大这种强大技术的能力。”

Vodopyanov的工作不仅是一项突破，还巩固了佛罗里达中央大学在创新和研究领域的领导地位。通过推进像电光采样这样的技术，他和他的合作者正在寻找新的发现，这些发现可能会改变从量子物理到医学诊断等多个行业的格局。

在医学诊断方面，将频率梳光谱学与电光采样相结合，可以实现对人类呼出气体中多种挥发性生物标志物的实时光谱分析，是一种有助于多种健康状况早期诊断的有力工具。

来源：

https://phys.org/news/2025-05-electro-optic-sampling-insights-quantum.html