光学微腔中的耗散的声光相互作用

      光与声自由度的相互作用在量子光学力学、声光调制与频率转换以及声传感与成像等多个领域得到了广泛的研究。光学微腔可以通过光约束在微尺度甚至纳米尺度上增强声光相互作用，为基础和应用研究提供了新的机遇。例如机械微孤子、单细菌振动和混沌机械呼吸等具有里程碑意义的实验已经被证明。近年来，声学传感、超分辨率光声成像和高时间分辨率原子力显微镜等领域的重要应用潜力得到了探索。

       以往的研究主要依赖于声光色散作用，即声波调制折射率，改变腔体几何形状，从而导致共振位移。声光相互作用的完整描述包含耗散项，其中声波调制腔衰减率，改变光模式的线宽。然而，与色散相互作用相比，它的探索是滞后的，因为耗散贡献通常太弱而无法观测到。研究人员已经努力利用机械共振来增强耗散耦合，然而，在机械共振中，对离散和窄共振的精确控制需要依赖于悬浮分束纳米腔和辐条微磁盘等微妙的结构。

       近日，北京大学的肖云峰教授课题组提出并实验证明了悬浮振动微纤维与耳语长廊微腔之间的强耗散声光相互作用。一方面，在声波的外部刺激下，耗散响应比色散响应强2个数量级；另一方面，在一定参数下出现零耗散响应，有望在物理传感方面发挥潜力，如精确的测量磁场和温度。然后探讨了强耗散声光相互作用用于宽带声波的超灵敏探测。实验表明，在空气中140 kHz时，噪声等效压力低至0.81 Pa，对腔Q因子不敏感，不依赖于机械共振。相关工作发表在《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上。（郑江坡）

       文章链接：10.1103/PhysRevLett.129.073901