光学回音壁模式微腔受益于其超高品质因子和小模式体积，可以极大地增强光与物质相互作用，使其成为研究光机械效应的理想平台。不同腔光力机械模式之间的耗散耦合和色散耦合为许多物理现象提供了潜在理论机制，例如非厄米宇称时间对称和奇异点附近的拓扑能量转移。特别是，具有类比能级吸引特性的耗散耦合在病毒、细菌和活细胞等生物分析物的超灵敏检测应用中显示出极大的优势。然而，大多数先前的研究平台仅限于浸入液体中的固体微腔，这导致其光学、机械模式损耗较大，不同物态中的腔光机械模式耦合目前还未在实验中得到验证。
近日，我院微纳光腔课题组基于由固体二氧化硅壳和液态金属芯组成的微流控微腔，通过泵浦存在于外部二氧化硅层的高品质因子光学模式，利用光力效应驱动微流控系统，使光学模式和光机械模式都可以保持很高的品质因子并共存于该微流控系统，实现了表面波模式和径向呼吸模式这两种不同类型的光机械模式之间的耦合。表面波模式主要局限在固体二氧化硅层中，而呼吸模式主要局限在液态金属芯当中。通过向导电液态金属施加电流，可以通过产生的欧姆热对表面波模式和径向呼吸模式的频率进行热调谐，最终观察到了类比能级吸引的模式耦合现象。这项工作将固态高品质因子微腔与液态金属高效的结合起来，为进一步利用微流控微腔研究液体、气体的力学和光学等物理特性提供了新思路，有望实现高精度、超灵敏、极快速的光学传感新器件。
该研究以“Level Attraction due to Dissipative Phonon−Phonon Coupling in an Opto-Mechano-Fluidic Resonator”为题发表在国际学术期刊《ACS Photonics》 (物理大类一区TOP期刊)。我院卢启景教授为第一作者，谢树森教授和中国科学技术大学物理学院张延磊副研究员为本文的共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、省自然科学基金和中央引导地方科技发展资金项目资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.2c01772
