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記者10日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊的董春華教授研究組通過光輻射壓力實現(xiàn)兩光學(xué)模式和兩機械模式間的相互作用，進而實現(xiàn)了任意兩模式間全光控的非互易頻率轉(zhuǎn)換。該研究成果日前發(fā)表在國際期刊《物理評論快報》上。

光學(xué)和聲學(xué)非互易器件在構(gòu)建基于光子和聲子的信息處理和傳感系統(tǒng)中是非常重要的元器件。雖然磁誘導(dǎo)非互易已廣泛應(yīng)用于分立光學(xué)非互易器件，但在器件集成化方面仍面臨挑戰(zhàn)。同時，磁誘導(dǎo)聲學(xué)非互易由于效應(yīng)較弱，也難以實現(xiàn)集成的聲學(xué)非互易器件。腔光力學(xué)系統(tǒng)是實現(xiàn)無磁非互易的有效系統(tǒng)之一，在之前的工作中研究組已經(jīng)演示了基于腔光力相互作用的無磁光學(xué)環(huán)形器。

在前期工作基礎(chǔ)上，研究組研究了單個微腔中光子和聲子的非互易轉(zhuǎn)換。利用兩個光學(xué)模式和兩個機械模式通過光力相互作用構(gòu)成閉環(huán)四模元格，這四個模式具有完全不同的頻率，分別為388THz、309THz、117MHz和79MHz。研究組演示了四個模式中任意兩個節(jié)點之間的非互易轉(zhuǎn)換，包括聲子—聲子（MHz—MHz）、光子—光子（THz—THz）和光子—聲子（THz—MHz）的非互易轉(zhuǎn)換。該非互易轉(zhuǎn)換的原理正是利用光力微腔中的多個模式構(gòu)建人工規(guī)范場，通過控制光的相位實現(xiàn)規(guī)范場中幾何相位，從而可以實現(xiàn)全光控制的靈活的非互易轉(zhuǎn)換。接下來，在該元格中引入第三個機械模式，實現(xiàn)了聲子環(huán)形器，該環(huán)形器的方向受兩個獨立的控制光相位決定。

據(jù)悉，這一研究結(jié)果可以推廣到微腔內(nèi)其他的光學(xué)模式和機械模式，構(gòu)建更多節(jié)點的混合網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息在混合網(wǎng)絡(luò)中的單向傳輸，這在通訊和信息處理領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用，特別是在光學(xué)波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)和用于連接不同頻率下工作的分立量子系統(tǒng)。（記者吳長鋒）