环球国际:南京大学实现超低阈值的声子激光

发布时间:2021-01-13    来源:环球体育 nbsp;   浏览:55788次

【环球体育网站】随着腔光力学的缓慢发展,声子激光器(作为光学激光器的声学转换)已经在一些平台(包括单个或耦合的回音壁模式光学微腔)上得以构建。与单腔声子激光器相比,耦合微腔声子激光器具有许多显著的特点,如阈值低、不受环境噪声影响等。

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此外,耦合微腔不需要显著减小器件尺寸来产生或调整其精细能级间隔,对光耦合强度完全没有影响。在之前的工作中,通过在两个硅片边缘制作微环芯腔来构建固定耦合微腔系统,并构建了声子激光器。然而,这种样品制备方案难以获得非常薄且中心对称的支撑硅柱,因为难以确保硅的各向同性光刻。

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但是各向异性光刻不会降低微环芯腔的机械品质因数,但是硅柱的缺乏会严重影响微环芯腔的机械模式,从而在其机械模式的噪声序列中引入一些谐波峰值。为了构建具有优异光学和力学性能的耦合微腔系统,南京大学液体微结构国家实验室蒋晓顺副教授和肖敏教授领导的研究小组最近采用新的样品制备和耦合方案,演示了一种低光学品质因子和机械品质因子的耦合微腔系统,并在此基础上构建了超低阈值声子激光器。相关研究成果发表在《光子学研究》2017年第5卷第2期(g .王等,真空中无环低阈值声管耦合微液器演示)。在这项工作中,耦合微腔系统包括一个长的微环核心腔和一个由非常细的硅柱支撑的微环核心腔。

长微环芯腔制作在硅片的角上,另一个微环芯腔经过额外的二氟化氙光刻得到非常薄的硅柱。将整个耦合微腔系统置于超高真空系统中,获得机械品质因子高达18000(频率59.2MHz)的径向排便模式。通过仔细调整系统的参数,如微腔的相对取向和各自的温度,可以得到径向排便模式机械频率相等的超模,用波长计将泵浦激光锁定在蓝色失谐超模上,从而激发声子激光。声子激光器的实验阈值低至1.2 W.这种片上耦合微腔系统在多模腔光动力加热、多模光动力诱导半透明以及具有可透射率的量子信息处理等方面具有潜在的应用价值。

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图片说明:基于真空环境下耦合微腔系统的超低阈值声子激光方案。采用新的样品制备和耦合方案,耦合微腔系统可以同时具有较低的光学品质因子和机械品质因子,构建超低阈值声子激光器。

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