近年来，宇称时间对称光子和光电子系统得到了广泛的研究，取得了重大的基础物理和技术成果。PT对称系统的一个主要特点是在单模激光中有效地选择模式，其中通常使用两个几何结构相同的交叉耦合和空间分离的谐振腔。PT对称激光系统的主模和侧模之间的增益差有很强的增强，从而使单模振荡成为可能。然而，严格的要求不仅增加了结构复杂度和成本，而且易受环境扰动的影响，而且限制了片上器件的紧凑性。

在发表在《光科学与应用》上的一篇新论文中，由暨南大学光子学技术研究所广东省光纤传感与通信重点实验室的张洁君教授领导的一组科学家提出了一种新的技术，旨在单个空间谐振器中实现PT对称。通过控制空间谐振器的偏振相关响应，由正交偏振态光形成的两个偏振环的局域本征频率、增益、损耗和耦合系数，以实现PT对称。极化PT对称性概念的提出为实现非厄米光子系统开辟了新的途径，在非厄米光子系统中可以使用各种光学参数，包括偏振、波长、横模和光学角动量。

作为一个演示，基于这一概念的光纤环形激光器实现了无需使用高Q值滤光片的稳定单模激光。采用极化分集的单光纤环路实现了PT对称系统。实验中，环形光纤激光器的腔长为41m，模间距为4.88mhz。利用极化PT对称性可以有效地抑制边模，抑制比大于47.9db。实验中测量了环形光纤激光器的线宽为129khz，波长可调范围为35nm。

在一个单物理光纤环路中，通过偏振控制器控制光的偏振状态来实现偏振分集。掺铒光纤放大器用于提供光增益。通过调节两个偏振模的损耗、增益和耦合强度，实现了从输出光谱中观察到的PT对称性。由于只需要一个物理环路，因此实现大大简化，稳定性也得到了极大提高。”

“测得的激光线宽为129kHz，由于腔内长光纤对环境干扰的敏感性很高，因此该线宽被展宽。他们补充说，通过使用有源腔稳定技术或隔离激光系统来抑制这些噪声，线宽可以减小到2.4kh的洛伦兹线宽。

这项技术为在光子系统中实现非空间参数空间中的PT对称提供了一个新的概念。不局限于极化参数空间，我们可以通过构造各种参数空间来采用这一概念。随着物理结构的简化，这一概念可以应用于其他领域，以促进PT对称机制的应用，”科学家们总结道。

参考文献：Lingzhi Li et al, Polarimetric parity-time symmetry in a photonic system, Light: Science & Applications (2020). DOI: 10.1038/s41377-020-00407-3。