光力晶体纳米梁谐振腔作为一种新型人工周期性材料，凭借其带隙特性可实现对弹性波和电磁波的同时操纵，具有超强的声光耦合相互作用。但目前的单镜面光力晶体纳米梁难以实现光子带隙和声子带隙的同步优化，在实际应用中具有一定的局限性。
近日，兰州交通大学功能新材料高压物性研究所提出了一种具有高光力耦合率的一维异质光力晶体纳米梁谐振腔（图1），该结构具有两个镜面区域和一个缺陷区域，所使用的材料为硅，通过有限元方法计算该谐振腔的声光带隙（图2），发现两个镜面区域分别实现了对声学模式和光学模式的约束。
图1 一维异质光力晶体纳米梁谐振腔
图2 一维异质光力晶体纳米梁谐振腔的光子和声子能带结构
基
于一阶微扰理论分析了单镜面和异质光力晶体纳米梁谐振腔的电场和位移场的分布（图
3
），并计算了相应的光力耦合率。结果显示，与单镜面光力晶体纳米梁谐振腔相比，异质结构使得光力晶体纳米梁谐振腔可以利用两个镜面区域分别实现对光学模式和机械模式的约束，获得了高达
3.81 MHz
的光力耦合率，并将机械品质因子提高到
3.18
×
106
，表明所设计的高光力耦合率的结构有望应用到集成光声子电路、量子操纵和量子信息处理等领域中。
图3 一维异质光力晶体纳米梁谐振腔的电场和位移场分布
该成果的第一作者为兰州交通大学2020级硕士研究生兰建旭同学，指导老师为温晓东博士，该成果被Photonics杂志接收发表。
原文链接：https://doi.org/10.3390/photonics10020197
Jian-Xu Lan, Xiao-Dong Wen*, Xiao-Wei Sun, Xi-Xuan Liu, Yi-Wen Wang, Gen-Liang Han. Study on the Acousto-Optic Coupling Effect of a One-Dimensional Hetero-Optomechanical Crystal Nanobeam Resonator. Photonics 10 (2023):197.
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