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科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊董春華教授及其合作者鄒長鈴等將微腔內(nèi)的光輻射壓力引起的機械振蕩加載到泵浦光上，經(jīng)過5千米長的單模光纖傳輸后激發(fā)另一微腔內(nèi)的機械振蕩，通過光學(xué)模式和機械模式的有效調(diào)控從而實現(xiàn)了兩個光力系統(tǒng)的全光遠程同步。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《物理評論快報》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，這大大限制了同步網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。盡管光力系統(tǒng)將機械振蕩器與光子連接起來具有天然優(yōu)勢，但遠程光力系統(tǒng)的全光同步實驗實現(xiàn)仍然具有挑戰(zhàn)性。首先，由于光學(xué)模式和機械模式在微腔制備過程和操控中不可避免地漲落，在不同的微腔系統(tǒng)中很難同時實現(xiàn)完全相同的光學(xué)和機械模式；其次，在傳輸過程中，機械振蕩的振幅會衰減，必然會產(chǎn)生光損耗，從而限制了同步的距離。
研究團隊提出了一種新的光力系統(tǒng)全光同步的物理解釋，將注入鎖定機制與同步機制結(jié)合起來，實現(xiàn)了全光遠程同步。首先，基于微腔中的熱光效應(yīng)和光彈效應(yīng)，研究團隊實現(xiàn)了最大達5.5納米的光學(xué)頻移以及0.42兆赫茲的機械頻移，克服了在不同的光力系統(tǒng)中光學(xué)和機械模式同時對準(zhǔn)的困難。然后，該團隊利用一束相干激光驅(qū)動二氧化硅微球腔，產(chǎn)生的調(diào)制光通過5千米長的光纖傳輸?shù)轿⒈P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，實現(xiàn)兩個機械振子的同步。為了進一步證實該實驗結(jié)果，研究團隊利用1625納米左右的探針激光對微盤的機械振動進行檢測，進一步確認了實驗結(jié)果。通過對兩個振蕩器的輸出功率譜和相空間軌跡表征，兩個微腔可以以固定的相位關(guān)系和相同的頻率振動，展示了對不同波段光信息進行同步的能力。
這項研究所展示的遠距離全光同步技術(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)，有希在光通信和時鐘同步等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
（中國科大供圖）
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