中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員利用光學(xué)和機(jī)械模式實(shí)現(xiàn)了非對(duì)等的頻率轉(zhuǎn)換

最近，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用微諧振器中的兩個(gè)光學(xué)模式和兩個(gè)機(jī)械模式，通過(guò)輻射壓力力證明了任何兩個(gè)不同頻率的模式之間的非互易路由。他們的工作發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

光學(xué)和聲學(xué)非互易設(shè)備是基于光子和聲子的信息處理和傳感系統(tǒng)的重要組成部分。磁誘導(dǎo)的非互易性在光學(xué)設(shè)備中被廣泛采用，但在設(shè)備集成方面仍然面臨挑戰(zhàn)。由于磁誘導(dǎo)聲學(xué)非互易性的效果很弱，因此很難集成聲學(xué)非互易性器件。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)磁非互易性，光機(jī)械系統(tǒng)作為最有前途的方法之一脫穎而出。

在這項(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)研究了微諧振器中光子和聲子之間的非互易性轉(zhuǎn)換。該團(tuán)隊(duì)使用兩個(gè)光學(xué)模式和兩個(gè)機(jī)械模式形成了一個(gè)四模式斑塊的閉環(huán)，其頻率分別為388 THz、309 THz、117 MHz和79 MHz。該團(tuán)隊(duì)展示了這四種模式中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的非互易路由，包括聲子-光子（MHz-MHz）、光子-光子（THz-THz）和光子-光子（THz-MHz）的路由。

這些非互易轉(zhuǎn)換的機(jī)制被用來(lái)構(gòu)建一個(gè)使用光學(xué)機(jī)械微諧振器中的多種模式的合成規(guī)整場(chǎng)，這是該團(tuán)隊(duì)之前進(jìn)行的一項(xiàng)研究。非互易的路由是通過(guò)調(diào)整規(guī)整場(chǎng)的相位來(lái)控制的，而規(guī)整場(chǎng)是由光的相位控制的。然后，通過(guò)在斑塊中引入第三種機(jī)械模式，研究人員進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了一個(gè)聲子循環(huán)器，其方向由兩個(gè)獨(dú)立的控制相位控制。

該團(tuán)隊(duì)的成果可以推廣到微諧振器中的其他光學(xué)和機(jī)械模式，以建立具有更多節(jié)點(diǎn)的混合網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)工作在通信和信息處理方面有很大的應(yīng)用潛力，特別是在光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)和連接頻率不兼容的分離系統(tǒng)的量子接口方面。