廣義相對論研究宇宙的起源和天體運(yùn)動獲得巨大成功，最近，物理學(xué)院祝世寧教授、劉輝教授課題組與以色列理工學(xué)院的Segev教授組合作，利用愛因斯坦引力波方程與電磁理論中的對應(yīng)關(guān)系，利用變換光學(xué)的方法，在光子芯片上成功地實(shí)現(xiàn)了的光波波前的調(diào)控， 為光子芯片光的操控提出了一種新的原理和方法。

根據(jù)波動光學(xué)的惠更斯原理，光子在空間中的傳播是通過光子波前的運(yùn)動來描述。因此，如果我們能夠控制光子的波前，就能控制光子的運(yùn)動。最近幾年，隨著集成光學(xué)的發(fā)展，人們越來越需要在微小的光子芯片上控制光子波前，實(shí)現(xiàn)光子的操控。為此，人們提出了各種人工微結(jié)構(gòu)材料實(shí)現(xiàn)光子波前控制，例如：光子晶體，超構(gòu)材料，和金屬表面等離激元等。

最近，物理學(xué)院該課題組的博士研究生盛沖，在劉輝教授的具體指導(dǎo)下，在集成光子芯片上，通過模擬廣義相對論的引力透鏡效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了非歐彎曲時空中光子的波前控制。實(shí)驗(yàn)中，盛沖同學(xué)通過液滴的表面張力效應(yīng)，制備出了一種模擬天體中心引力場的聚合物波導(dǎo)(圖(a))，并利用量子點(diǎn)熒光顯微成像技術(shù)，直接觀察到了光子波前在引力場彎曲時空中的傳播過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種模擬彎曲時空的光子芯片，不但可以實(shí)現(xiàn)非衍射的光束，而且還能模擬愛因斯坦環(huán)這種罕見的天文現(xiàn)象(圖(b))。該工作的實(shí)驗(yàn)部分是由南京大學(xué)課題組完成，以色列課題組協(xié)助進(jìn)行了理論分析和數(shù)據(jù)處理。研究結(jié)果最近發(fā)表在Nature Communications 7:10747, DOI: 10.1038/ncomms10747 (2016)，南京大學(xué)為第一作者單位。

該項(xiàng)研究得到自然基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目(No. 11321063)、杰出青年基金(No. 61425018)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(No. 2012CB933501 and 2012CB921500), 以及南京大學(xué)登峰人才計(jì)劃B層次的資助。

（物理學(xué)院 科學(xué)技術(shù)處）