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科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒
記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)董春華教授及其合作者鄒長(zhǎng)鈴等將微腔內(nèi)的光輻射壓力引起的機(jī)械振蕩加載到泵浦光上，經(jīng)過(guò)5千米長(zhǎng)的單模光纖傳輸后激發(fā)另一微腔內(nèi)的機(jī)械振蕩，通過(guò)光學(xué)模式和機(jī)械模式的有效調(diào)控從而實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)光力系統(tǒng)的全光遠(yuǎn)程同步。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上，并選為“編輯推薦”。
迄今為止，振蕩器之間的全光同步距離僅限制在微米量級(jí)，這大大限制了同步網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。盡管光力系統(tǒng)將機(jī)械振蕩器與光子連接起來(lái)具有天然優(yōu)勢(shì)，但遠(yuǎn)程光力系統(tǒng)的全光同步實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仍然具有挑戰(zhàn)性。首先，由于光學(xué)模式和機(jī)械模式在微腔制備過(guò)程和操控中不可避免地漲落，在不同的微腔系統(tǒng)中很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)完全相同的光學(xué)和機(jī)械模式；其次，在傳輸過(guò)程中，機(jī)械振蕩的振幅會(huì)衰減，必然會(huì)產(chǎn)生光損耗，從而限制了同步的距離。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的光力系統(tǒng)全光同步的物理解釋?zhuān)瑢⒆⑷腈i定機(jī)制與同步機(jī)制結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了全光遠(yuǎn)程同步。首先，基于微腔中的熱光效應(yīng)和光彈效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了最大達(dá)5.5納米的光學(xué)頻移以及0.42兆赫茲的機(jī)械頻移，克服了在不同的光力系統(tǒng)中光學(xué)和機(jī)械模式同時(shí)對(duì)準(zhǔn)的困難。然后，該團(tuán)隊(duì)利用一束相干激光驅(qū)動(dòng)二氧化硅微球腔，產(chǎn)生的調(diào)制光通過(guò)5千米長(zhǎng)的光纖傳輸?shù)轿⒈P(pán)腔。在合適的激光頻率下，邊帶誘導(dǎo)的光力相互作用成功抑制真空噪聲，輸出功率譜降到單峰，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械振子的同步。為了進(jìn)一步證實(shí)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)利用1625納米左右的探針激光對(duì)微盤(pán)的機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步確認(rèn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)對(duì)兩個(gè)振蕩器的輸出功率譜和相空間軌跡表征，兩個(gè)微腔可以以固定的相位關(guān)系和相同的頻率振動(dòng)，展示了對(duì)不同波段光信息進(jìn)行同步的能力。
這項(xiàng)研究所展示的遠(yuǎn)距離全光同步技術(shù)，為構(gòu)建復(fù)雜的同步光力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)，有希在光通信和時(shí)鐘同步等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
（中國(guó)科大供圖）
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