胡锦霄
（南阳理工学院信息工程学院，河南 南阳473004）
1 概述
腔光力学[1-3]是由具有一个可移动反射镜的光学微腔构成的光学器件，具有独特的耦合光子和声子的能力。近年来，由于光学腔和力学谐振器的微/纳加工技术的迅速发展，在实现PT 对称光学器件[4]方面，在芯片型集成光学器件方面取得了巨大的进展。芯片设备作为纳米制造技术改进的结果，已经被证明具有良好的耦合电子、光学模式和力学模式的能力，提供可集成的具有扩展功能的纳米电子和纳米光子器件。特别是PT 对称光学结构，其中光学增益可以补偿系统的损耗，提高腔体的品质因子，已经在实验中实现，并显示出巨大的控制光声相互作用的潜力。例如，微腔与微腔、原子、力学振荡器以及磁振子之间的耦合强度可以有效地增强[4-5]。
众所周知，对称性是物理学[6-7]和PT 对称光学结构中最重要的基本概念之一，在PT 对称相和PT 对称破缺相[7]的情况下，PT对称光学结构可以表现出完全不同的光学行为。对称相和破缺相之间的边界称为非厄米简并点或奇异点(EPs)，其中系统的特征值和对应的特征向量同时合并[8]。众所周知，光力耦合的非线性本质在各种基础研究和实际应用中起着至关重要的作的非线性本质，在光力学的应用中，在考虑光力非线性的同时，发现了许多有趣的现象，如高阶边带产生、光力混沌等。由于非线性光力相互作用，一般的光力系统中存在二阶边带效应。利用实验可行的系统参数对光力诱导的二阶边带产生进行增强和控制对实现低功率光学高阶边带产生和高灵敏度传感具有重要意义。
2 物理结构与动力学方程
2.1 物理结构
图1 (a)是混合腔光力系统原理图,(b)是输出的频谱
2.2 动力学方程
作为二阶边带产生过程的效率，即二阶边带的幅度与探测场的比值。接下来，本文想要证明PT 对称力学谐振腔在输出场中起着重要的作用，特别是增强和劈裂的二阶边带。
3 二阶边带的产生与放大
从图2(d)可以看出，在奇异点EP 附近，二阶边带的产生效
图2 力学耦合强度和控制探测场失谐的条件下二阶边带产生效率的函数图
4 结论
综上所述，本文提出利用PT 对称的力学模式来设计一个三模光力系统来研究二阶边带产生的一些重要特性。该复合系统由强控制场和弱探测场组成的双色谱激光场相干驱动。采用微扰法对二阶边带的产生过程进行了分析计算。具体地说，(i)由于力学模式的分裂，探测场的透射谱和二阶产生效率可以在PT对称相中分裂为两个峰值。(ii)由于PT 对称破缺相区域力学超模的合并，二阶边带振幅的峰值由双峰变成了一个尖峰。(iii)由于光力非线性的显着增强，在奇异点EP 附近的二阶边带生成效率可以得到极大的提高。与以往的光学系统相比，通过调整力学振子的增益- 耗散耦合，可以方便地改变输出场的性质，即改变力学振子耦合系数可以使系统从PT 对称相过渡到PT对称破缺相，相应的，输出场包括探测场和二阶边带的透射谱都从双峰结构转变为单峰结构，而且在奇异点附近二阶边带的产生效率会得到极大的提高。从二阶边带产生的这些特征出发，还可以提出一种利用输出光谱来区分力学PT 对称相和力学PT 对称破缺相的新方法。
