光學裝置模擬宇宙黑洞與白洞 突破性研究登國際期刊

在廣義相對論中，重力白洞是一種假想的太空區域，與黑洞相反，它會完全排斥外來物質與光線。由南安普敦大學、南洋理工大學和德州農工大學組成的國際研究團隊，近日成功研發出一種具有類似特性的光學裝置。

這項創新裝置能根據光線的偏振狀態，選擇性地完全吸收（光學黑洞）或完全反射（光線白洞）任何波長的光線。研究團隊在裝置中採用雙稜鏡結構，中間夾著超薄吸收層，成功模擬出類似宇宙黑洞的光學效應。

該裝置運作原理建立在「光波相干完美吸收」的物理現象上。當入射光波形成駐波時，與超薄吸收層的相互作用會根據光偏振狀態，產生近乎完美的吸收或穿透效果。簡單來說，這個裝置就像宇宙中的天體，能選擇性地吞噬或排斥光線。

南安普敦大學的Nina Vaidya教授表示：「黑洞等宇宙現象長期以來激發人類的想像力與探索慾望。透過類比裝置，我們得以研究這些遙遠天體的物理特性，因為相同的數學框架和物理原理會以驚人方式在不同尺度系統中重現。」

研究團隊透過概念驗證實驗證實，這種光學裝置能精確操控電磁波，完美模擬重力黑洞與白洞的行為。模擬結果顯示，在黑洞模式下裝置幾乎不會反射光線；而在白洞模式下，則會因入射光與反射光的干涉形成駐波。

這項突破性研究為光與物質相互作用的操控開闢新途徑，未來可應用於多種領域，包括偵測技術、能源轉換、多頻譜偽裝、隱形科技等。Vaidya教授強調：「這不僅是研究宇宙現象的類比工具，更為電磁波調控提供實用框架。」

這項重要研究成果已發表於《先進光子學》期刊，為光學研究樹立新里程碑。

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Eric Plum等研究者。2025。光學類比黑洞與白洞。《先進光子學》7(2):025001; doi:10.1117/1.AP.7.2.025001