硅基亚力克米尔材料薄膜的边界主导型光力学
光学
2026-05-11 v1
摘要
激光斯拉曼散射集成光子波导中实现光子与吉赫茛声子之间的相干耦合，为芯片微波光子学和光声信号处理提供了强大的机制。尽管理论上预测了由于在器件边界处光声耦合增强而产生的超强斯拉曼相互作用，但目前大多数集成演示仍受制于体积光弹性效应。这种局限性源于在使用横向电磁模式耦合水平向上呼吸机械模式时，光学损耗、与波导边界的相互作用以及可达声子频率之间的权衡。我们在此几何中演示了一种新方法，基于横向磁光模式耦合垂直呼吸机械模式的硅基悬臂薄膜，薄膜配合亚波长米尔斯材料 cladding。 在此几何中，相互作用由平滑的顶部和底部界面处的移动边界效应所主导，而声子频率主要由薄膜厚度决定而非宽度。我们观察到在7200 W m增益和620机械品质因子下的12 GHz前向斯拉曼相互作用，实现了在硅基波导中报告的史上最高斯拉曼增益-品质因子比。该器件在低于15 mW泵浦功率下即可实现毫米尺度波导的净斯拉曼放大，为高频集成光声信号处理建立了可扩展平台。
引用
@article{arxiv.2605.07567,
title = {Boundary-dominated optomechanics in silicon metamaterial membranes},
author = {David González-Andrade and Paula Nuño Ruano and Jianhao Zhang and Paul Joseph Robin and Hiba El Batoul Ferhat and Samson Edmond and Pavel Cheben and Daniele Melati and Eric Cassan and Laurent Vivien and Delphine Marris-Morini and Norberto Daniel Lanzillotti-Kimura and Carlos Alonso-Ramos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.07567},
year = {2026}
}