Пьезо-оптомеханический преобразователь связывает звук, свет и радио

Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Photonics, рассказали в ней о сконструированной в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) схеме, способной осуществлять взаимное преобразование между оптическими, акустическими и радиоволнами. Системы, базирующиеся на этой пьезо-оптомеханической конструкции, смогут перемещать и сохранять информацию в компьютерах следующего поколения.

Центральным элементом созданной схемы на чипе является оптомеханическая полость, образованная закреплённым с двух сторон нанобруском, в котором проделана серия отверстий. Попавшие в них фотоны определённого цвета (частоты) прежде чем выйти успевают переотразиться тысячи раз. Одновременно, этот брусок удерживает фононы — механические вибрации с частотой гигагерцевого уровня.

Между фотонами и фононами происходит обмен энергией, таким образом механические и оптические колебания могут усиливать друг друга. Наблюдавшееся авторами взаимодействие оказалось одним из наиболее сильных среди известных оптомеханических систем.

Для генерирования звуковых волн использовался пьезоэлектрический материал и структура, называемая встречно-штыревым преобразователем (interdigitated transducer, IDT). Она позволила установить связь между радиочастотными электромагнитными и акустическими волнами.

На мартовской встрече Американского Физического Общества в Балтиморе (штат Мэриленд) разработчики рассказали об опытах по управляемой интерференции между оптически и электрически генерированными фононами. По мнению одного из авторов, Картика Шринивасана (Kartik Srinivasan), новое устройство может помочь в углублённом исследовании этих взаимодействий и создании фононных схем, модифицируемых с помощью фотонов.