我校郭光燦院士團隊在磁力系統(tǒng)研究方面取得新進展,。該團隊的董春華教授研究組通過磁振子與聲子相互作用,，在磁力系統(tǒng)中實現(xiàn)了磁振子頻率梳。該研究成果于2023年12月11日發(fā)表在國際學術期刊《PhysicalReviewLetters》。
光學頻率梳,，即頻率域上具有均勻間隔的相干光譜,，最初用于時間和頻率測量,。近二十年來,，光學頻率梳在天文學與宇宙學、光學原子鐘,、激光雷達(LiDAR ) ,、低噪聲微波源、相干光通信,、量子密鑰分發(fā),、雙光梳光譜學等領域上展現(xiàn)出了廣闊的應用前景,。此外，其他物理系統(tǒng)中的頻率梳也得到了廣泛的研究,，例如微波系統(tǒng)和聲子系統(tǒng),。然而，實現(xiàn)可應用于高精度磁頻計量的磁振子頻率梳目前仍面臨挑戰(zhàn),。
圖1：a.磁振子與聲子之間的耦合示意圖；b-c.通過級聯(lián)的磁力學相互作用,，形成磁振子頻率梳,，頻率間隔是機械頻率ωb。
針對這一難題,，研究團隊通過磁-力學相互作用在具有機械模式的諧振腔中實驗產(chǎn)生了一個磁振子頻率梳,。此動力學過程由一個處于藍失諧的外部強泵浦誘導產(chǎn)生，該泵浦使磁致伸縮效應導致的磁力學非線性相互作用顯著增強,。當泵浦功率足夠強時,，磁力非線性作用顯著，在磁力系統(tǒng)中可以觀察到類似克爾頻率梳效應的級聯(lián)四波混頻,，從而產(chǎn)生一個多達20根梳齒線的磁振子頻率梳,，頻率間隔為10.08MHz，等于機械模式的諧振頻率,。此外,，研究團隊通過外部注入鎖定的方式實現(xiàn)了對磁子頻率梳梳齒頻率間隔的調諧以及穩(wěn)定。該工作不僅推進了磁振子系統(tǒng)的非線性物理研究,，還解鎖了磁振子頻率梳用于傳感和計量的潛力,。
圖2：a.磁振子頻率梳隨泵浦功率增加的演變；b-c.a圖中不同演化階段磁振子頻率梳的實驗與模擬光譜,。
徐冠庭,、張勱為該論文的共同第一作者，沈鎮(zhèn),、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等單位的支持,。
附論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.243601
（中國科學院量子信息重點實驗室、中國科學院量子信息和量子科技創(chuàng)新研究院,、物理學院,、科研部）
