微腔體系中的光聲相互作用是諸多前沿與應用科學的物理基礎，在量子光力學、精密測量、信息通訊和光聲成像等領域都具有重要意義。長期以來，相關研究主要集中在色散型光聲相互作用機制，即聲波通過力學效應引起光學微腔的折射率和幾何形貌變化，從而導緻微腔共振頻率移動。事實上，光聲相互作用的完整物理圖像還應包括耗散型機制，即聲波調制微腔耗散從而改變光學共振模式線寬。然而，這種耗散型相互作用的貢獻通常非常微弱，在實驗上難以被觀察到。

針對上述挑戰，beat365官方网站現代光學研究所、納光電子前沿科學中心、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室肖雲峰教授、龔旗煌院士課題組在光學微腔-懸臂梁微光纖耦合體系中構建了一種耗散型光聲相互作用（圖1a）。懸臂梁微光纖在聲波驅動下發生受迫振動，顯著地調制了光學微腔共振模式的耗散。研究人員發現，這種耗散型機制對聲波的響應比傳統色散型機制提高2個數量級（圖1b, c），且具有寬頻響應特性。研究人員将耗散型機制實際用于超高靈敏聲波傳感，探測極限在140 kHz達到0.81 Pa，并且揭示了其傳感靈敏度具有不顯著依賴于光學模式品質因子以及光學微腔材料的獨特優勢。

進一步分析發現，該微腔光聲耦合體系存在零響應的“靜默”現象，表現出對外界聲源的天然抗幹擾能力，在磁場、溫度等物理量的精密測量領域具有重要意義。此項工作不僅為光聲相互作用的基礎研究提供了新的思路，而且有望應用于高靈敏聲波傳感、光聲成像及聲光調制與頻率轉換等領域。

圖1 (a) 微腔-懸臂梁光纖耦合體系中的耗散型光聲相互作用；(b) 聲波耗散型響應時域測量結果；(c) 聲波色散型響應時域測量結果。

2022年8月8日，研究成果以“光學微腔中的耗散型光聲相互作用”（Dissipative acousto-optic interactions in optical microcavities）為題，在線發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）。課題研究人員還包括beat3652019級博士研究生孟家偉、“博雅”博士後唐水晶、2019級本科生沈可，未來技術學院2018級博士研究生孫伽略（現為beat365長三角光電科學研究院副研究員）和李長輝副教授。

上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國博士後科學基金，以及beat365高性能計算平台和山西大學極端光學協同創新中心等支持。

論文原文鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.073901