控制光来调控光信号，是计算与通信领域长期追求的方向之一。若能在不经由电信号转换的情况下直接处理光信号，有望推动器件向更高速度与更低能耗演进。近年来，研究人员将目光投向软物质体系，探索其在光子器件中的潜力。

软物质光子学的路径

软物质光子学关注液体、液晶、凝胶与聚合物等材料如何通过自组装形成可操控光的结构。相较依赖精密纳米加工的传统固态光子器件，软材料能够自发形成具备功能的光学几何形态。部分软材料还具备非线性光学特性，例如在克尔效应作用下，材料折射率会随强光变化，从而实现一束光影响另一束光的超快开关能力。

据《Advanced Photonics》报道，一支国际研究团队提出了不同于折射率调制的方案：利用液晶腔内共振受激发射耗尽（STED）机制实现纳秒级全光开关。该方法的核心在于调控共振结构中储存的光学能量，而非依赖材料折射率的瞬态变化。

微米液晶液滴构成激光腔

研究人员制备了掺杂荧光染料的微米级液晶液滴，并将其作为支持耳语廊模的共振腔使用。光可沿液滴边缘循环传播并被放大。实验中，液滴置于水环境，其表面与多个锥形聚合物波导接触，波导用于将光耦合进入与输出腔体。

当第一束激光脉冲经由波导激发染料后，液滴会产生激光发射并输出自身光信号。研究团队进一步展示：若在激光发射开始前，通过同一波导注入第二束红移光脉冲，可触发受激发射并耗尽处于激发态的染料分子。由此，原本可能形成耳语廊模激光输出的储能被转移，用于放大第二束脉冲，系统输出的主导波长随之切换，实现无需电输入的光控光调制。

自形成耦合提升传输与能效

研究团队指出，该方案的关键之一在于波导与液滴的连接方式。固态体系中，球形腔与圆柱形波导的接触面积往往较小，限制了光耦合效率；而液滴处于液态，在与波导接触时会在表面张力与界面作用下发生轻微形变，形成稳定且高效的光学连接。这种“自形成接触”在固体材料中难以实现，被认为体现了软物质在光子互联方面的优势。

在能效方面，研究团队将其与传统STED应用作对比：在超分辨显微等场景中，耗尽脉冲通常需要比激发脉冲强数十倍，原因在于耗尽光与样品多为单次相互作用。该研究所用共振腔中，耗尽光可在腔内多次循环，与激发分子反复作用，多次通过效应显著提升效率，使所需耗尽能量相较非共振条件降低百倍以上。

指向软质与生物启发光子平台

除实现纳秒级全光开关外，研究团队认为该平台在制造与应用层面也具备潜在优势：球形腔可通过更快的自组装过程形成，减少硬材料器件常见的多重工艺步骤。研究团队同时提到，这一路径为生物兼容甚至柔性光子器件提供了可能性，包括通过软质压印光刻复制复杂电路、低温制备以及使用低毒材料等方向。

通讯作者、斯洛文尼亚卢布尔雅那大学及约瑟夫·斯特凡研究所的伊戈尔·穆舍维奇（Igor Muševič）教授表示，团队展示了一种自组装的软物质微光子元件，可在极低光强下实现光控光操作，并将其视为未来生物启发软光子平台的潜在构建模块。