利用层状反铁磁体中磁振子-激子耦合实现微波到光波的转换

微波频率量子系统与低损耗光链路之间的相干接口对于量子网络至关重要。然而，现有的微波-光转换器常常需要在转换效率与附加噪声、带宽和器件可集成性之间进行权衡。在此，我们展示了基于层状反铁磁体 CrSBr 中磁振子-激子耦合的相干微波到光波的转换。用微波信号驱动反铁磁共振，会在反射的光学探测上印刻相干调制，产生在激子跃迁附近共振增强的光学边带。虽然先前基于磁振子的微波到光波转换方法通常依赖于本征较弱的非共振磁光效应（例如法拉第旋转），但我们的方案利用了激子共振处的强光-物质相互作用。即使在没有腔增强的块状晶体中，我们也在约 300 MHz 的本征宽带窗口内观察到了相干转换。我们进一步表明，多个激子-极化激元共振继承了磁振子耦合响应，这为拓宽可用的光学失谐范围并减轻光学耗散提供了一条途径。我们的结果确立了层状磁体中磁振子耦合激子作为宽带微波-光接口的可扩展平台，并指出了通过减小磁性体积和腔集成实现更高协同性的途径。