Team udvikler optisk styret, ikke-gensidige multifunktionelle fotoniske enheder

USTC Microcavity Research Group i Key Laboratory of Quantum Information har perfektioneret en 4-port, helt optisk styret ikke-gensidig multifunktionel fotonisk enhed baseret på en magnetfeltfri optomekanisk resonator. Denne præstation er offentliggjort i Naturkommunikation .

Lys har tovejs transmissionsgensidighed i almindelige dielektriske materialer. At bryde denne gensidighed i retning af lystransmission er af stor betydning i klassisk og kvanteinformationsbehandling. Optiske cirkulationspumper, isolatorer og retningsforstærkere er eksempler på ikke-gensidige enheder. Alligevel er de mest almindelige optiske ikke-gensidige enheder baseret på Faraday-effekter ved hjælp af magneto-optiske materialer, som er svære at integrere on-chip. Derfor, i de seneste år, interessen er steget for at realisere on-chip, helt optiske ikke-gensidige enheder.

I 2016 DONG Chunhuas gruppe demonstrerede eksperimentelt den optomekanisk inducerede ikke-gensidighed i et hviskende galleritilstand mikrohulrum. På dette grundlag, gruppen brugte et enkelt hulrum koblet med to bølgeledere til at implementere en firedelt alsidig fotonisk enhed, herunder funktionerne af smalbåndsfilter, 4-ports optisk cirkulator og retningsforstærker. Funktionstilstanden kan skiftes vilkårligt ved at ændre kontrollampen.

For cirkulationspumpen, signallyset, der falder ind fra portene 1, 2, 3 og 4, udgange fra havne 2, 3, 4 og 1, henholdsvis, udgør en 1-2-3-4-1 cirkulær bane. Når du kun fokuserer på port 1 og 2, det er også en effektiv optisk isolator; til retningsforstærkere, signallys, der falder ind fra port 1, forstærkes og går ud fra port 2, ikke omvendt. Således i retning af 1-2 har retningsbestemt forstærkning. Den demonstrerede enhed kan endda realisere optiske cirkulatorer med enkeltfotonniveau og kan generaliseres til mikrobølge- og akustiske kredsløb.