2026年夏天，光子时间晶体领域罕见地出现了“同台竞技”的一幕：欧洲团队把成果送上了《Nature》，几乎同时，中国团队的相关成果发表在《物理评论快报》上。

两条路线，两个频段，指向同一个方向——用时间维度操控光与电磁波。

1 欧洲路线：太赫兹频段的“全光”突破

巴黎综合理工学院联合法兰西公学院与德国HZDR中心的团队，于7月29日在《Nature》报道了首个实验实现的光子时间晶体。

他们用金质微结构与铟锑半导体构成“等离子体超材料”，借助HZDR的TELBE太赫兹源，在皮秒尺度上实现了光学性质的周期性调制，并把光子耗散降低了超过一半。

这条路线最大的特点在于“全光”：直接用强太赫兹脉冲驱动，无需传统增益介质和高品质腔体。

太赫兹电磁波诱导产生强烈、快速的时间调制，从而实现光子时间晶体——一种在时间维度上形成的光子晶格。

图片来源：德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心

2 中国路线：微波频段的OAM激射

Phy. Rev. Lett.[Phys. Rev. Lett. 137, 023801 (2026)]上，北京理工大学物理学院张向东教授团队与集成电路与电子学院孙厚军教授团队合作，首次实验实现了基于光子时间晶体的表面发射微波涡旋波束激射。

他们提出环形空时调制光子时间晶体模型，把时变表面电容设计在二维环形结构中，让电磁波沿环向传播，通过时间调制产生动量带隙放大——同样无需传统增益介质和高Q谐振腔，就获得了携带轨道角动量（OAM）的相干微波辐射。

研究亮点：

1.提出表面发射OAM微波激射的光子时间晶体理论方案

基于光子时间晶体的表面发射 OAM 微波激射理论方案

2.发展乘法器驱动的时变超材料平台

乘法器驱动的空时调制超表面平台及 OAM 激射仿真结果

3.实验观测表面发射微波涡旋波束激射

实验样品及均匀时间调制下的表面发射微波激射观测

3 两条路线的对照

频段不同：一边是太赫兹（介于电子与可见光之间），一边是微波（深空通信、雷达常用频段）。

器件不同：一边是“金—绝缘层—半导体”平板结构，一边是环形空时调制结构。

应用指向不同：太赫兹路线瞄准可调太赫兹激光器与超快光操控；

微波路线瞄准大容量通信、雷达成像、精密传感与多维信息复用——携带OAM的波束具有螺旋相位波前，是近年通信复用研究的热点。

共通之处更值得注意：两者都利用时间周期性调制产生“动量带隙放大”效应，都不依赖高Q腔与增益介质，都在“开放结构”中实现了相干辐射。

这说明，光子时间晶体的核心机制具有跨频段的普适性。

4 中国位置：从跟跑到同台

北理工的工作并非孤例。

国内在时变介质、非厄米光子学、Floquet光子学方向已有多年积累；

太赫兹领域，上海高等研究院实现了7–30 THz连续可调、峰值亮度国际领先的强场太赫兹自由电子激光；

室温量子光子学方向，台湾清华、南京大学等团队也连续在顶刊产出成果。

从微波到太赫兹，从理论到器件，中国团队正逐步走进光子时间晶体研究的核心圈层。

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数据来源：Nature、Nature Nanotechnology、PRL、Science Advances、HZDR、NextWaves Insight 等公开报道，仅供行业参考。

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