近日(ri)，從中國(guo)科學技(ji)術(shu)大(da)學獲悉，該(gai)校郭(guo)光燦(can)院士團隊(dui)在非(fei)(fei)互易(yi)光子(zi)器件研究方面取得重(zhong)要(yao)進展。該(gai)團隊(dui)的(de)董春華研究組首次(ci)(ci)利用回音(yin)壁模式微腔(qiang)(qiang)中腔(qiang)(qiang)光力的(de)非(fei)(fei)互易(yi)特性(xing)，實(shi)現了全光控(kong)制的(de)非(fei)(fei)互易(yi)多功能(neng)光子(zi)器件，并首次(ci)(ci)實(shi)現集成(cheng)光學定向放大(da)器。該(gai)成(cheng)果5月4日(ri)在線發表(biao)在國(guo)際權威期刊《自然通訊》上(shang)。

光(guang)在一般介(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong)具有(you)雙(shuang)向(xiang)(xiang)傳(chuan)輸(shu)(shu)的(de)互(hu)(hu)易(yi)性，而(er)打破這(zhe)(zhe)種互(hu)(hu)易(yi)性，即實現(xian)對光(guang)傳(chuan)輸(shu)(shu)方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)非互(hu)(hu)易(yi)性，在經典(dian)和(he)量(liang)子信息處理中(zhong)(zhong)(zhong)具有(you)重要意(yi)義(yi)(yi)。光(guang)環形(xing)器(qi)(qi)、隔離器(qi)(qi)、定(ding)向(xiang)(xiang)放大器(qi)(qi)等是典(dian)型的(de)非互(hu)(hu)易(yi)器(qi)(qi)件。其中(zhong)(zhong)(zhong)光(guang)環形(xing)器(qi)(qi)允許光(guang)以(yi)“環形(xing)”的(de)方(fang)式傳(chuan)輸(shu)(shu)，可(ke)用于(yu)光(guang)源(yuan)保(bao)護、精密測量(liang)，這(zhe)(zhe)種功能(neng)還可(ke)實現(xian)經典(dian)或量(liang)子計算或通訊中(zhong)(zhong)(zhong)信號的(de)雙(shuang)向(xiang)(xiang)處理，有(you)利于(yu)提高(gao)信道(dao)容量(liang)與降低(di)功耗。定(ding)向(xiang)(xiang)放大器(qi)(qi)也已經被(bei)證明在基于(yu)超導回(hui)路的(de)量(liang)子計算中(zhong)(zhong)(zhong)具有(you)重要意(yi)義(yi)(yi)。

最常見的光學非(fei)互易器件主(zhu)要利(li)用磁(ci)(ci)光晶體(ti)的法拉第效(xiao)應，但在(zai)器件集成化(hua)方(fang)面卻面臨著挑戰(zhan)，難(nan)點包括磁(ci)(ci)光材料與傳統(tong)半(ban)導(dao)體(ti)材料不(bu)匹配、需要外加強磁(ci)(ci)場、在(zai)光頻范圍(wei)內磁(ci)(ci)光材料具有很(hen)高的傳輸損耗等(deng)。因此全光控制的片上(shang)光環形器、隔離器以及(ji)定向放(fang)大器一(yi)直是研究(jiu)的熱(re)點。

該科研(yan)團隊在前期實(shi)驗驗證了回音壁模式(shi)微(wei)腔中(zhong)腔光(guang)(guang)(guang)(guang)力(li)的(de)非互(hu)易(yi)特(te)性(xing)的(de)基礎上(shang)，利(li)用(yong)單(dan)個光(guang)(guang)(guang)(guang)力(li)微(wei)腔與雙(shuang)波(bo)導耦(ou)合的(de)體(ti)(ti)(ti)系，實(shi)現(xian)了多功能的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)，包(bao)括窄帶濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)(qi)，具(ju)(ju)有(you)非互(hu)易(yi)功能的(de)四端(duan)口光(guang)(guang)(guang)(guang)環(huan)形器(qi)(qi)(qi)與定(ding)向放(fang)大(da)器(qi)(qi)(qi)，并(bing)且這些功能模式(shi)可以通過(guo)改變(bian)控(kong)制光(guang)(guang)(guang)(guang)來實(shi)現(xian)任意(yi)切(qie)換。該器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)結構簡單(dan)，原理(li)具(ju)(ju)有(you)普(pu)適(shi)性(xing)，甚至可實(shi)現(xian)單(dan)光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)水(shui)平(ping)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)環(huan)形器(qi)(qi)(qi)，同(tong)時(shi)可推廣到任一具(ju)(ju)有(you)行波(bo)模式(shi)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)力(li)學體(ti)(ti)(ti)系，包(bao)括微(wei)波(bo)超導器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)和(he)集成聲學器(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)。