《计测技术》推荐文章｜电子科技大学黄勇军教授团队：芯片级腔光力传感器谐振腔中的可控光机械耦合

导读

腔光力系统的性能突破是推动精密测量、量子传感等领域发展的关键，但如何在微纳尺度下实现光场与机械振动的精准调控仍是核心挑战。本文聚焦芯片级光子晶体谐振腔，通过创新性耦合调控策略，探索光机械相互作用的动态增强机制。这一方法为解决微纳光机械系统中机械损耗与噪声抑制的共性难题提供了新思路，为高灵敏度传感器件及量子精密测量平台的开发奠定了重要技术基础。

芯片级腔光力传感器谐振腔中的可控光机械耦合

作者：李喆¹，鲜承伟²，张怀英³，匡鹏举²，陈凯¹，黄勇军^2*

作者单位：1.电子科技大学自动化学院；2.电子科技大学信息与通信工程学院；3.陕西宝成航空仪表有限责任公司

摘要：腔光力传感器作为科技交叉领域的研究热点，其测量分辨力的提升对多种应用场景至关重要。本研究通过调节腔光力传感器中耦合光纤状态来改变腔内光场模态体积，实现光机械耦合的可控性，进而达到光机械耦合的强互锁状态。在二维光子晶体构成的芯片级腔光力传感器谐振腔系统中，成功实现了可控光机械耦合诱导的机械品质因数（Q值）提升和系统底噪的抑制。实验结果表明，在光机械耦合实现强互锁状态下，机械Q值相较弱互锁阶段提升了约10倍，系统底噪显著降低了约26 dB。此外，基于该方案的腔光力加速度传感器在6 kHz的加速度驱动下，实现了高达126.58 mV / g的灵敏度。这一成果不仅证实了可控光机械耦合在增强机械Q值和降低系统底噪方面的潜力，而且为腔光力系统的设计和应用提供了新思路，对光子学和微纳机械系统领域的发展具有重要的推动作用。

关键词：腔光力系统；光机械耦合；二维光子晶体；腔光力传感器；机械品质因数

作者简介

李喆（1997－），男，博士研究生，主要研究方向为微弱信号检测和芯片级光子晶体腔光机械传感器。

黄勇军（1985－），男，教授，博士，博士生导师，主要研究方向为芯片级光子晶体腔光力学、低相位噪声射频源和高分辨率力 / 场传感器。

全文链接

芯片级腔光力传感器谐振腔中的可控光机械耦合（点击查看）

引用格式：李喆，鲜承伟，张怀英，等. 芯片级腔光力传感器谐振腔中的可控光机械耦合［J］. 计测技术， 2025， 45（2）： 88-94.

Citation：LI Z， XIAN C W， ZHANG H Y， et al. Controllable optomechanical coupling in chip⁃scale cavity optomechanical sensor resonator［J］. Metrology & Measurement Technology， 2025， 45（2）： 88-94.

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