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东京科学大学发现低成本光调制方法

2025-08-08 16:00

一种新型的光调制器可以使人们更好地了解不同类型的材料中的普克尔效应如何发生，从而有可能更充分地探索其在光学应用中的潜力。东京科学大学的一组科学家在德永英治教授的带领下进行了这项研究。

十二年前，这个团队发现当水与电极接触时，可以在水的顶层（也称为界面层）中观察到波克尔斯效应。尽管波克尔斯系数大一个数量级，但仍需要一个高度灵敏的检测器，因为这种影响仅在水中的薄界面层中产生。Tokunaga说：“使用水作为介质很难测量电光信号，因为它仅出现在一个薄层中。” “因此，我们希望找到一种从介质中提取大信号的方法，这种方法不需要进行高灵敏度的测量，而且使用起来也更加容易。”

科学家创建了一个在水中的玻璃表面上带有透明电极的装置，并对其施加了电场。使用全反射的概念，他们在水和电极之间的界面处创建了一个大角度。

他们观察到，当光穿过电极并进入水的界面层（也称为双电层或EDL）时，两层（水和玻璃）的折射率都会发生变化，从而可以改变反射信号。由于透明电极的折射率大于水和玻璃的折射率，因此两端反射的光量增加，从而增强了波克尔斯效应。

“通过我们的技术，我们观察到光调制的最大强度变化与施加的交流电压成的比例，为50％，” Tokunaga说。

图片来源：东京科学大学

当科学家使用数学计算验证这些结果时，他们发现理论计算与实验结果相符。他们进一步发现，从理论上讲，可以实现100％的光强度调制，这也证实了他们的实验发现。Tokunaga说：“结果令人惊讶，但当我们的理论分析表明可以用现有的光学知识完美地解释它们时，那就更令人惊讶了。”

这种低成本且易于检测的调制光的新方法可以作为现有方法的替代方法。德永和他的团队相信，通过发现光调制的新机制，他们的研究可以为该领域的更高级研究开辟道路。该团队认为，它发现的增强原理为使用通用的任何接口提供了可能性。Tokunaga说：“我们独特的光调制技术是史无前例的，具有许多可能的应用，因为它显示了一种从通用接口中提取大型波克尔斯信号的通用方法。” “此外，我们希望我们的研究将催生光学研究的新领域，从而彻底改变该领域。”

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