當光波穿過固體材料時，可以將部分能量，儲存在機械波中！

2020-10-18 博科園

當光波穿過像玻璃這樣的固體材料時，它可以將部分能量儲存在機械波中，導致光的顏色發生變化。這一過程被稱為「布裡淵散射」，具有重要的技術應用。例如網際網路上的遠程光學數據傳輸依賴於放大器，通過強雷射場在光纖中產生機械波。機械波被光學激發的頻率，以及通過布裡淵散射產生的光譜，通常由材料的性質決定。到目前為止，這限制了可能的應用範圍。

由Daniel Lanzillotti-Kimura領導的納米科學和納米技術中心c2n (CNRS/巴黎大學- saclay)的研究人員，展示了一種由兩種半導體材料交替層組成的微柱，它構成了一種用聲音控制光的新裝置。微柱器件可以通過布裡淵散射幾乎完全自由地形成光譜，其研究成果發表在《Optica》上。該設備通用性背後的主要技巧是用獨立部件控制光和聲音。在C2N最先進的技術設施中，研究人員製造了微柱，其中內層厚度在幾納米範圍內極其精細。

構成了一個頻率高達300GHz的聲波諧振器，這種諧振器被嵌入到較厚的層之間，從而共振地限制光。由於光和聲在三維空間中都被限制在同一空間區域內，與它的尺寸相比，該裝置在布裡淵散射產生方面也具有不同尋常的效率。在研究中，研究人員設計了一種新的光學技術來檢測和優化在熱效應影響下產生布裡淵光譜。但其發現的影響遠遠不止這些：微柱諧振器可以直接與光纖連接，因此，它們構成了一個很有前途的平臺。

將布裡淵光源與光學納米電路集成在晶片上，研究人員還指出，設備可以與有源雷射介質相結合，甚至可以改進，達到有源聲學的狀態，即機械波模擬雷射。聲子對光的非彈性散射具有定製產生頻率梳、雷射線窄化和全光數據存儲的潛力。為了提高效率，這些應用需要強大的光場和光模與聲模之間的大量重疊。控制聲譜的形狀非常可取，到目前為止，有圖案的波導和光子晶體光纖已經可以對聲波頻譜進行高達幾千萬赫茲的裁剪。

新研究介紹了一種基於在光學微柱腔內嵌入工作在300 GHz的高頻納米聲諧振器的單片布裡淵發生器。它可以獨立設計布裡淵光譜和光器件。利用衍射激發雷射和布裡淵信號的不同空間模式，提出了一種自由空間濾波技術。微柱可以很容易地集成到纖維和晶片結構中，可以被設計成達到受激狀態，並且與量子點兼容，使它們與量子通信相關。

博科園｜研究/來自：納米科學和納米技術中心

參考期刊《Optica》

DOI: 10.1364/OPTICA.6.000854

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