在波长尺度上调控声子与光子：硅光子学邂逅硅声子学

射频通信系统长期以来使用支持超声机械波的体声波与表面声波器件来操控和感知信号。这些器件通过将微波与慢数个量级且低损耗的机械场接口，极大提升了我们处理微波的能力。与此同时，长距离通信一直由低损耗红外光学光子主导。随着电信号处理与传输逼近能量耗散所施加的物理极限，光链路正被积极考虑用于移动与云技术。因此，对由可扩展半导体工艺制造的波长尺度机械波或“声子”电路的强烈需求驱动应运而生。随着这些电路的出现，结合电、光与机械元件的新型微纳结构已经涌现。在这些器件（如光机械波导与谐振腔）中，光学光子与吉赫兹声子彼此理想匹配，因为二者波长均在微米量级。因此，声子电路的发展已成为一个充满活力、面向光信号处理与传感应用以及新兴量子技术的研究领域。本综述中，我们讨论支撑该领域的关键物理与优值。我们还总结了纳米级电机械与光机械系统的前沿进展，重点关注硅等可扩展平台。最后，我们展望这些新系统可能带来的成果及其未来数年面临的挑战。特别地，我们相信在芯片上集成高相干紧凑机械元件的混合电机械与光机械器件，在电光调制、量子微波-光光子转换、传感及微波信号处理方面具有显著的未开发潜力。