Ученые создали гибридную магнито-оптомеханическую систему с тонкой настройкой

Исследовательская группа под руководством академика Гуо Гуанкана и профессора Донг Чуньхуа из Университета науки и техники Китайской академии наук добилась успехов в создании гибридной системы магнитооптомеханического типа.

Команда разработала гибридную систему, которая поддерживает когерентную связь между оптомеханическим и магнитомеханическим резонатором при прямом физическом контакте, что позволяет достичь преобразования микроволн в оптику. Результат был опубликован в журнале Physics Review Letters.

Различные квантовые системы, включая кристаллы, легированные редкоземельными ионами, сверхпроводящие цепи и спины в железо-иттриевом гранате (YIG) или в алмазе, имеют свой уникальный профиль квантовой активности.

В предыдущем исследовании команда внедрила регулируемую перестройку частоты между микроволнами и фотонами, используя динамический эффект Фарадея в микросфере железо-иттриевого граната.

Однако, внедрение как полостной оптомагнетики, так и большинства оптомеханических систем имеет свои недостатки: первая имеет ограниченную мощность магнито-оптического взаимодействия, а вторая ограничена в практическом применении из-за недостаточной возможности настройки.

В данном исследовании команда разработала систему, состоящую из оптомеханической полости, состоящей из кварцевой микросферы, и магнитомеханической полости, состоящей из микросферы из YIG. Фотонами можно было электрически манипулировать с помощью эффекта магнитострикции или оптически — с помощью давления оптического излучения. Кроме того, фотоны в различных микрополостях могли быть когерентно связаны посредством прямого физического контакта.

Основываясь на высококачественном оптическом измерении механического состояния системы, исследователи добились преобразования микроволн в оптику со сверхшироким диапазоном настройки, значительно превышающим аналогичный показатель предыдущей магнитооптической единой системы.

Кроме того, команда наблюдала помехи механического движения, при котором оптически вызванное движение механического резонатора отменяется когерентным движением, вызванным микроволнами.

Ожидается, что в будущем эта гибридная система, сочетающая управляемые фононы, магноны и фотоны, будет применяться для передачи сигналов и зондирования.

12.01.2023