Kinesiska forskare uppnådde 51,5 dB icke-ömsesidig isolering i atomensemblen, vilket är det högsta isolationsförhållandet i det icke-magnetiska icke-reciproka fältet. De diskuterade kvantbrusproblemet i icke -ömsesidiga enheter för första gången.

Resultatet publicerades i Naturkommunikation den 22 april, 2021.

Icke-ömsesidighet är ett viktigt grundbegrepp inom det optiska området. Isolatorer och cirkulatorer som härrör från det är alla oumbärliga komponenter i den optiska vägen. Faradays isolatorer baserade på cirkulär dubbelbrytning av magneto-optisk effekt används ofta på grund av deras enkla konstruktion, hög isolering och låg förlust.

Dock, i den integrerade optiska vägen, den traditionella Faraday -isolatorn är föremål för olika begränsningar. Å ena sidan, det är svårt att förbereda högpresterande magneto-optiska media på chip. Å andra sidan, det erforderliga starka magnetfältet kommer att störa omgivande enheter. Att förverkliga den integrerade icke-magnetiska icke-reciproka har väckt stor uppmärksamhet de senaste åren. Forskargruppen ledd av akademikern Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) i CAS har undersökt icke-ömsesidiga fotoniska enheter i flera år.

I det här arbetet, Prof. Zou Changling från forskargruppen, samarbetar med forskare från Shanxi University, har uppnått ett isoleringsförhållande på 30dB först. De använde cirkulärt polariserat pumpljus för att polarisera atomerna i gaskammaren till ett specifikt magnetiskt spinntillstånd, uppnå olika absorptioner och dispersioner för olika polariserade ljus. Baserat på det här, de lade vidare till en vandringsvågkavitet som kraftigt förbättrade interaktionen mellan ljus och atomer. Isolationsförhållandet ökades slutligen till 51,5 dB och det icke -ömsesidiga mediet framställdes baserat på atomensemble.

Systemet har god robusthet och är okänsligt för störningar av yttre svaga magnetfält. Fluktuationen av pumpfrekvens och effekt har praktiskt tillämpningsvärde.

Dessutom, laget har bevisat att icke-ömsesidiga enheter inte producerar bullriga fotoner i det icke-ömsesidiga fältet med en konfidensnivå på 99,7%.

Denna prestation har öppnat en ny riktning inom området icke-ömsesidighet och är av stor betydelse i praktisk tillämpning. Recensenterna berömde detta arbete mycket:"Resultaten är mycket imponerande och verkar uppmuntrande mot att förverkliga icke-ömsesidiga enheter."