Исследователи достигли невзаимного преобразования частоты с помощью оптического и механического режимов
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Го Гуанцана из Университета науки и технологий Китая (USTC) продемонстрировала невзаимную маршрутизацию между любыми двумя модами с разными частотами за счет силы радиационного давления с использованием двух оптических мод и двух механических мод в микрорезонаторе. Их работа была опубликована в Physical Review Letters.
Схема невзаимной трассировки в микрорезонаторе.
Предоставлено: Шэнь Чжэнь и др.
Оптические и акустические невзаимные устройства являются важными компонентами систем обработки информации и датчиков на основе фотонов и фононов. Магнитно-индуцированная невзаимность широко используется в оптических устройствах, но по-прежнему сталкивается с проблемами интеграции устройств. Интеграция акустических невзаимных устройств затруднена из-за слабого влияния магнитоиндуцированной акустической невзаимности. Для реализации безмагнитной невзаимности оптомеханические системы выделяются как один из наиболее перспективных методов.
В этой работе команда изучала невзаимное преобразование между фотонами и фононами в микрорезонаторе. Команда использовала две оптические моды и две механические моды, чтобы сформировать замкнутый контур четырехмодовой плакетки, частоты которой составляют 388 ТГц, 309 ТГц, 117 МГц и 79 МГц соответственно. Команда продемонстрировала невзаимную маршрутизацию между любыми двумя узлами среди этих четырех режимов, включая маршрутизацию фонон-фонон (МГц-МГц), фотон-фотон (ТГц-ТГц) и фотон-фонон (ТГц-МГц).
Механизм этих невзаимных преобразований используется для создания синтетического калибровочного поля с использованием нескольких мод в оптомеханическом микрорезонаторе, что является предыдущим исследованием, проведенным командой. Невзаимная маршрутизация контролировалась регулировкой фазы измерительного поля, которая регулировалась фазой света. Затем, введя в плакетку третью механическую моду, исследователи дополнительно реализовали фононный циркулятор, направление которого контролировалось двумя независимыми фазами управления.
Результаты команды можно обобщить на другие оптические и механические режимы в микрорезонаторах для создания гибридных сетей с большим количеством узлов. Эта работа имеет большой прикладной потенциал в области связи и обработки информации, особенно в оптических сетях мультиплексирования с разделением по длине волны и квантовом интерфейсе, соединяющем разделенные системы с несовместимыми частотами.
