-196℃冷冻光纤，开辟光存储新方向

一种芯层冷冻光纤，为调控光与声波的相互作用开辟了强力全新路径。

熔岩冷却后凝固成岩石，就像寒冬里湖面结冰。两种场景中，液体都会转变为固体，密度、折射率等物理特性随之改变，而这些特性会影响声波与光线在材料内部的传播方式。光纤的制造工艺与之原理相近：将玻璃预制棒加热软化，拉制成纤细丝材。光线在纤芯中传输，可长距离高速传递信息，这也让光纤成为通信领域不可或缺的核心器件。

科研人员还研发出各类特种光纤，用于光纤激光器、内窥镜与传感设备。例如空芯光纤可填充气体或液体，既能测量温度分布，也可充当微型化学实验室。

冷冻液芯光纤仍可传导光线

玻璃毛细管内冷冻光纤纤芯的艺术效果图，该结构可高效传导并耦合光波与声波。

埃尔朗根马克斯・普朗克光科学研究所（MPL）、汉诺威莱布尼茨大学（LUH）、耶拿莱布尼茨光子技术研究所（IPHT）的研究团队，将液芯光纤（LiCOF）置于零下196摄氏度液氮环境中，研制出一款全新光纤。极致低温使光纤内部液态芯层凝固为固态。

“核心突破在于，液芯光纤的冷冻段依然具备导光能力。不仅如此，光纤的液态段与冷冻段都能传导超高声频声波。”论文三位第一作者之一、Birgit Stiller教授领衔的量子光声学课题组研究员Simon Seiderer表示。

这款新型光纤依靠布里渊-曼德尔施塔姆散射效应，产生极强的声光相互作用。传统光纤中虽也存在该效应，但液芯光纤经冷冻处理后，内部形成致密、高度受限的传输环境，声光耦合强度相较常规光纤提升1000倍以上。

研究团队利用该强耦合效应，成功实现光声存储器，这是光纤基光子类脑计算的核心器件。由于光的传播速度远高于声波，信息可从高速光波临时转移至低速声波存储，后续再转回光波输出。

冷冻液芯光纤内部的超强声光耦合，能够大幅降低光子计算系统的能耗需求。

单款光纤拓展多领域应用

本研究依托与耶拿莱布尼茨光子技术研究所Markus Schmidt教授、Mario Chemnitz教授的长期合作，两位学者是液芯光纤领域的先驱研究者。将液芯光纤芯层冷冻这一创新步骤，大幅增强了光纤内部非线性光学效应。

Stiller教授表示：“通过冷冻液态纤芯，我们打造出一款全新物理实验平台，既能实现极强的非线性光学效应，同时器件操作简便、易于使用。高效光声存储器的成功验证，只是这项研究的阶段性重大成果。这种超高强度声光耦合技术，不仅为类脑计算带来全新发展方向，还可应用于量子信息处理、微波光子学、高精度传感等多个前沿领域。”