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我校郭光燦院士團隊在腔光力領域取得新進展。該團隊的董春華教授研究組在光力混合系統(tǒng)中通過級聯(lián)光子-聲子耦合實現(xiàn)了對于光力相互作用的耗散調控，并增強了光力體系的冷卻效果，該研究成果于2021年4月23日發(fā)表在國際學術期刊《Physics Review Letters》。

利用腔增強的光與物質的相干相互作用可以得到許多新穎的光子器件，其中包括基于光聲、光磁相互作用的混合光子器件。混合系統(tǒng)兼具不同體系的優(yōu)勢，因此在量子界面、基礎物理、非線性光學等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。對于混合技術的持續(xù)推進將使系統(tǒng)變得更加復雜，相互作用也更加多樣。在混合系統(tǒng)中，如何有效地控制相干耦合，包括增強或抑制某些特定的物理過程，仍然是一個挑戰(zhàn)。

針對腔光力混合系統(tǒng)，研究組利用耗散調控實現(xiàn)了對于光子-聲子相干相互作用這一物理過程的有效控制，從而增強了激光冷卻機械振子的效果。實驗中首先通過布里淵散射過程將輔助高頻聲子與目標光學模式耦合，實現(xiàn)對光學模式線寬的有效調節(jié)，調節(jié)范圍超過一個數(shù)量級。光子與聲子之間的協(xié)同系數(shù)等同于其相互作用強度平方與各自的耗散速率之比，因此減小光學模式線寬可以有效的提高目標光學模式與聲學模式的協(xié)同系數(shù)，進而達到增強邊帶冷卻的目的。實驗結果不僅展示了光力系統(tǒng)中的級聯(lián)非線性耦合，還驗證了混合系統(tǒng)中控制光與物質相干相互作用的新方法。同時，該方案可以拓展至其它光學非線性效應，比如控制非線性倍頻過程或抑制拉曼激光。

圖注：a-b.腔光力系統(tǒng)中級聯(lián)光子-聲子耦合與耗散調控；c-d.光學模式有效線寬調控結果。

除激光冷卻，該研究組長期致力于腔光力體系的實驗研究，之前的工作已經(jīng)證實光力混合系統(tǒng)可實現(xiàn)光存儲和光學非互易器件【Nature Photonics 10, 657 (2016)；Nature Communications 9, 1797 (2018)】。同樣，光子與聲子的協(xié)同系數(shù)是衡量這些器件性能的關鍵指標，通過級聯(lián)的光子-聲子相互作用的耗散調控方案有望進一步提高這些光力混合器件的性能參數(shù)。

沈鎮(zhèn)為該論文的第一作者，董春華為該論文的通訊作者。上述研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、中國科學院、國家自然科學基金委、量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心安徽省等單位的支持。

附論文鏈接：

（中科院量子信息重點實驗室、中科院量子信息和量子科技創(chuàng)新研究院、科研部）