Tuttavia, la connessione intrinseca tra questi BO esistenti nei sistemi Floquet rimane sfuggente e deve essere sviluppata una teoria generale riguardante gli BO nei sistemi Floquet. Inoltre, come chiave per svelare il meccanismo del trasporto sottostante, l'osservazione visiva dei BO nei sistemi Floquet rimane in gran parte inesplorata negli esperimenti.

In un articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati guidato dal professor Xuewen Shu dell'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, Cina, e dal professor Xiankai Sun dell'Università cinese di Hong Kong, Hong Kong SAR, Cina, ha generalizzato le oscillazioni di Bloch ai reticoli fotonici di Floquet.

Ciò ha portato alle "oscillazioni fotoniche Floquet-Bloch (FBO)", che si riferiscono alle oscillazioni fotoniche di Bloch ridimensionate con un periodo di minimo comune multiplo esteso del periodo di modulazione e del periodo di oscillazione di Bloch. Gli FBO fotonici si verificano per una modulazione Floquet arbitraria quando il rapporto razionale tra il periodo di modulazione di Floquet e il periodo di oscillazione di Bloch non è intero. In questo quadro, i QBO e gli SBO convenzionali possono ora essere unificati e trattati come due casi speciali di FBO.

Utilizzando la microscopia a fluorescenza della guida d'onda, hanno visualizzato direttamente la respirazione e i movimenti oscillatori degli FBO fotonici in matrici di guide d'onda scritte con laser a femtosecondi. Significativamente, hanno studiato sperimentalmente due proprietà esotiche degli FBO fotonici, vale a dire lo spettro frattale e il tunneling Floquet frazionario.

Con questa intuizione, hanno suggerito che gli FBO fotonici costituiscono di per sé un fenomeno di trasporto unico, oltre ad essere una generalizzazione degli BO esistenti nei sistemi Floquet.

Per visualizzare le oscillazioni di Bloch in un reticolo Floquet fotonico, hanno considerato una serie di guide d'onda ottiche a flessione circolare con una modulazione periodica.

L'evoluzione spaziale della luce a bassa potenza nel reticolo proposto è analoga all'evoluzione temporale degli elettroni non interagenti in un potenziale periodico soggetto a un campo elettrico. La coordinata di propagazione z agisce come "tempo" e la curvatura delle guide d'onda viene percepita come un'effettiva forza del campo elettrico che agisce sulle onde luminose. La traiettoria di flessione circolare introduce una forza di campo elettrico costante responsabile dei BO.

La traiettoria di flessione periodica introduce una forza di campo elettrico periodica, che funge da modulazione Floquet. Pertanto, il reticolo proposto può supportare una realizzazione sperimentale delle oscillazioni di Bloch in un reticolo Floquet fotonico. Negli esperimenti, hanno implementato l'eccitazione della luce visibile mediante un laser He-Ne (633 nm) e hanno catturato segnali fluorescenti (650 nm) emessi dalle guide d'onda.

Il segnale fluorescente visto dall'alto registra i dettagli intricati dell'evoluzione continua, consentendo un'analisi quantitativa accurata. Sia per le eccitazioni a sito singolo che a fascio largo, le osservazioni visive dei BO nei reticoli Floquet fotonici e le corrispondenti analisi quantitative hanno un eccellente accordo con i rispettivi risultati simulati.

Le oscillazioni fotoniche di Floquet-Bloch sono essenzialmente un fenomeno coerente che può essere facilmente esteso a diversi sistemi fisici come atomi ultrafreddi, reticoli di frequenza sintetici e passeggiate quantistiche. L'osservazione visiva degli FBO fotonici è fondamentale per comprendere il meccanismo di trasporto sottostante, che ha un impatto significativo sia sulla ricerca fondamentale che sulle applicazioni pratiche.

Per la ricerca fondamentale, la semplice visualizzazione del fenomeno e l'elevato controllo della struttura fabbricata consentono un'ulteriore esplorazione di un ramo di fenomeni fondamentali che coinvolgono gli FBO, come l'interazione tra FBO e reticoli binari, reticoli non hermitiani e nonlinearità ottica.

Per le applicazioni pratiche, la manipolazione dimostrata delle onde ottiche può essere implementata in diversi sistemi d'onda e può offrire nuove informazioni su ampie applicazioni nella manipolazione delle onde, nell'elaborazione del segnale, nella conversione di frequenza ad alta efficienza e nella misurazione di precisione.