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2021-04-25 22:32 |
中國(guó)科大開(kāi)辟非互易領(lǐng)域新方向?qū)崿F(xiàn)50dB的無(wú)噪聲全光隔離
中國(guó)科大郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在光學(xué)非互易領(lǐng)域取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)鄒長(zhǎng)鈴研究組與山西大學(xué)張鵬飛、張?zhí)觳沤淌诘热撕献�，在原子系綜中實(shí)現(xiàn)了51.5dB的非互易隔離，是目前無(wú)磁非互易領(lǐng)域中的最高隔離比，并且首次探討了非互易器件中量子噪聲問(wèn)題，證明了該新的全光非互易效應(yīng)不會(huì)引入額外的量子噪聲。該成果于2021年4月22日發(fā)表在國(guó)際知名期刊《自然•通訊》上。 -
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非互易是光學(xué)領(lǐng)域中重要的基礎(chǔ)概念，由此衍生出的隔離器、環(huán)路器等都是光路中不可或缺的元件。以磁光效應(yīng)圓偏雙折射為原理的法拉第隔離器因其易于搭建、隔離度高、低損耗等特性被廣泛地使用于各種光路系統(tǒng)中。然而在集成化的光路中，傳統(tǒng)的法拉第隔離器會(huì)受到種種限制，一是難以制備高性能的片上磁光介質(zhì)，二是其所需的強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)對(duì)周圍的器件產(chǎn)生干擾，因此如何實(shí)現(xiàn)可集成的無(wú)磁非互易在近些年來(lái)倍受大家關(guān)注。鄒長(zhǎng)鈴和董春華等合作者致力于非互易光子器件，在此方向做出了一系列重要的成果，包括Nature Communications 6, 6193 (2015); Nature Photonics 10, 657-661 (2016); Physical Review Letters 117, 123902 (2016); Nature Communications 9, 1797 (2018); Laser & Photonic Review 14, 1900252 (2020); Physical Review Letters 126, 123603 (2021)。 #P<N^[ m
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該研究組利用圓偏泵浦光將氣室中的原子極化到一個(gè)特定的磁自旋態(tài)上，對(duì)不同偏振的光產(chǎn)生不同的吸收和色散，實(shí)現(xiàn)了約30dB的隔離比。在此基礎(chǔ)上，研究組加入了一個(gè)行波腔，大幅增強(qiáng)了光與原子之間的相互作用，最終將隔離比提高到了51.5dB，成功地制備出了基于原子系綜的非互易介質(zhì)。這套系統(tǒng)有較好的魯棒性，對(duì)于外界弱磁場(chǎng)的干擾、泵浦光頻率和功率的浮動(dòng)等均不敏感，具有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。 2ZcKK8X;7
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