中科大首次研制成功全光控制的非互易微腔器件
中國科大郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在腔光力學(xué)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室董春華研究小組與鄒長鈴博士后首次在回音壁模式微腔內(nèi)觀測到基于腔光力體系的非互易光學(xué)特性,得到了全光控制的非互易微腔器件。該成果8月22日在線發(fā)表在《自然•光子學(xué)》上。 光在一般介質(zhì)中具有雙向傳輸?shù)幕ヒ仔裕欢?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=光子',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">光子集成電路中,對光的單向控制是經(jīng)典和量子信息處理中最基本的要求之一, 因此全光控制的光隔離器、環(huán)形器以及非互易移相器一直是光學(xué)芯片研究的熱點(diǎn),這些光學(xué)器件都基于光學(xué)的非互易特性。一般的非互易器件是基于磁光材料的特性,但是這樣的材料往往需要強(qiáng)磁場,難以集成較小的尺寸,因而實(shí)現(xiàn)可集成化的全光非互易器件仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。 本實(shí)驗(yàn)利用回音壁模式微腔內(nèi)常見的光力相互作用,與以往不同的是其光學(xué)模式是兩個(gè)簡并的順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向的行波模式,這兩個(gè)簡并的光學(xué)模式具有完全相反的軌道角動量。在滿足角動量匹配的情況下,僅僅當(dāng)驅(qū)動光和信號光耦合到同一個(gè)光學(xué)模式時(shí),驅(qū)動光才能激發(fā)信號光子和聲子的相干轉(zhuǎn)換,因此導(dǎo)致了光傳播的非互易特性。在此基礎(chǔ)上,研究小組實(shí)現(xiàn)了單向驅(qū)動光導(dǎo)致的光力誘導(dǎo)透明和放大的非互易現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了多達(dá)40度的非互易相移,這是實(shí)現(xiàn)光隔離器、環(huán)形器的基礎(chǔ)。此光力體系誘導(dǎo)的非互易性可以通過相向傳播的驅(qū)動光,同時(shí)激發(fā)順時(shí)針和逆時(shí)針方向的行波模式來調(diào)控,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)光學(xué)模式的相干轉(zhuǎn)換,該特性還可用于可調(diào)窄帶反射器。該實(shí)驗(yàn)研究的非互易機(jī)理具有普適性,可推廣到任何具有機(jī)械振動的行波模式系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集成化的微腔芯片元器件,甚至實(shí)現(xiàn)單光子水平的光隔離器。此外,本實(shí)驗(yàn)非互易相移的特性還可用于研究光子的拓?fù)湫再|(zhì),實(shí)現(xiàn)手性邊緣態(tài)和拓?fù)浔Wo(hù)。 |