USTC Microcavity Research Group i Key Laboratory of Quantum Information har fulländat en 4-port, all-optiskt styrd icke-ömsesidig multifunktionell fotonisk enhet baserad på en magnetfältfri optomekanisk resonator. Denna prestation publiceras i Naturkommunikation .

Ljus har dubbelriktad överföring av ömsesidighet i vanliga dielektriska material. Att bryta denna ömsesidighet i riktning mot ljusöverföring är av stor betydelse vid klassisk och kvantinformationsbehandling. Optiska cirkulatorer, isolatorer och riktningsförstärkare är exempel på icke-ömsesidiga anordningar. Ändå är de vanligaste optiska icke-ömsesidiga enheterna baserade på Faraday-effekter med magneto-optiska material, som är svåra att integrera på chip. Därför, under de senaste åren, intresset har ökat för att realisera on-chip, alla optiska icke-ömsesidiga enheter.

2016, DONG Chunhuas grupp demonstrerade experimentellt den optomekaniskt inducerade icke-ömsesidigheten i en viskande galleri-mikrokavitet. Utifrån detta, gruppen använde en enda kavitet i kombination med dubbla vågledare för att implementera en fyrsidig mångsidig fotonisk enhet, inklusive funktioner för smalbandfilter, 4-port optisk cirkulator och riktningsförstärkare. Funktionsläget kan ändras godtyckligt genom att ändra kontrollampan.

För cirkulatorn, signalljuset som infaller från portarna 1, 2, 3 och 4, utgångar från portarna 2, 3, 4 och 1, respektive, utgör en 1-2-3-4-1 cirkulär bana. När du bara fokuserar på port 1 och 2, det är också en effektiv optisk isolator; för riktningsförstärkare, signalljus som infaller från port 1 förstärks och går ut från port 2, inte tvärt om. Således i riktningen 1-2 har riktningsförstärkning. Den demonstrerade enheten kan till och med realisera optiska cirkulatorer med enfotonnivå och kan generaliseras till mikrovågs- ​​och akustiska kretsar.