近年来，由于在扭转的双层石墨烯中发现了奇特的超导现象使得莫尔晶格在凝聚态物理中引起了研究热潮。同时，二维的莫尔晶格也被扩展到了光学领域用以探索灵活调控光场的可行性。一维莫尔晶格的概念被提出之后，人们发现可以用更简单的结构去实现一些二维莫尔晶格所拥有的效应。当利用合成维度概念的时候，不仅可以进一步缩减研究莫尔晶格所需的几何维度从而降低未来实验研究的潜在难度，也可以通过谐振腔之间的耦合实现多层光学合成晶格之间相互作用，启发利用合成频率维度进行光学模拟的新思路。

在研究过程中，课题组选取了不同长度的谐振环，同时在两个谐振环上加入谐振的电光调制，在频率维度中实现由不同周期构成的合成晶格结构，而谐振环之间通过耦合实现双层晶格之间的相互作用。因此，两个环的谐振频率间隔之比可以充当“莫尔角”（图1）。经研究发现，通过耦合强度的改变，可以控制能带从非平坦到平坦的转变，即实现在光频率上的非局域与局域之间的可调切换。同时，当耦合强度达到一定阈值的时候，该合成结构中所有的能带都是平坦的，并且每一条平坦能带对应一个局域的频率模式。

该工作探索了一维频率维度中的莫尔晶格，丰富了合成频率维度的光学模拟，并拓展了光场调控手段。在后续的研究工作中，利用合成频率维度，莫尔晶格中的强关联相位、强驱动下的拓扑相等物理效应可被进一步探究。

图1合成频率维度中一维莫尔晶格示意图。

该成果发表在“Danying Yu, Guangzhen Li, Luojia Wang, Daniel Leykam, Luqi Yuan, and Xianfeng Chen, Moiré Lattice in One-Dimensional Synthetic Frequency Dimension, Physical Review Letters 130, 143801 (2023)”。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.143801