The Ferroelectric-Gate Fin Microwave Acoustic Signal Processor
通过微波频带上的动态频谱分配的无线通信对于适应指数增长的数据流量至关重要，需要大量的射频（RF）滤波器阵列以用于在任意频率处的自适应信号整形。然而，基于平面声谐振器的常规RF滤波器由于其大的占用面积和有限的片上频率可扩展性而不能实现这样的大规模集成阵列。在这里，我们提出了一个信号处理器，使集成的三维铁电栅鳍（FGF）纳米声学谐振器具有极端的频率可剪裁性和大规模的可集成性。FGF通过在硅纳米鳍上生长原子层铁电氧化物-氧化锆换能器来创建，以体声波模式操作，具有超过3-28 GHz的光刻可缩放频率，并提供19.4 x 1010（在~ 11 GHz处）的创纪录的高频-品质因数-机电耦合乘积（f.Q.kt2）。覆盖9-12 GHz的单片滤波器阵列也证明了通过片上的电气耦合的FGFs。该演示突出了FGF谐振器实现可扩展到毫米波频率的芯片级自适应处理器的潜力。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonreciprocal Transmission of Microwave Acoustic Waves in Nonlinear Parity-Time Symmetric Resonators
声波已经成为多功能的片上信息载体，其应用范围从微波滤波器到换能器。非互易器件对于高频声子的控制和路由是期望的。然而，由于大多数声学系统的线性响应，这具有挑战性。在这里，我们利用强压电性的锂碳酸盐，以证明完全可调的增益，损耗和非线性表面声波使用电路。这允许构建非线性声奇偶时间对称系统，并实现非互易传输。我们实现了一个200 MHz的声波在3 $μ$ W的低输入功率为10分贝的非互易性，并进一步证明了单向循环的声波级联非互易设备。我们的工作说明了这种压电平台的片上声子处理和探索非厄米物理的潜力。
2020-07-16 physics.app-ph
Low-loss GHz frequency phononic integrated circuits in Gallium Nitride for compact radio-frequency acoustic wave devices
该研究验证了碳化硅上氮化镓的低损耗声学特性，制备出高fQ乘积的微环谐振器与长延迟螺旋延迟线，为芯片级射频信号处理的声电相互作用研究开辟了新方向。
2023-05-26 physics.app-ph physics.optics
On-chip 7 GHz acousto-optic modulators for visible wavelengths
本研究开发了基于蓝宝石上铌酸锂平台的可见光片上声光相位调制器，利用7 GHz表面声波实现200微米紧凑器件内的高效调制，因非悬浮结构易制造且稳定，高频下声波与光波长相当产生单边带调制，为可见光光子器件及量子平台集成提供新方向。
2024-11-23 physics.app-ph physics.optics
An Electrically Injected and Solid State Surface Acoustic Wave Phonon Laser
本文首次提出一种完全固态、单芯片的电注入表面声波声子激光器，利用铌酸锂谐振器与半导体增益介质，在36 V阈值以上实现自持相干振荡，产生1 GHz、-6.1 dBm的声学输出，为片上超高频SAW源开辟新途径。
2025-05-21 physics.app-ph
Surface acoustic waves Brillouin photonics on a silicon nitride chip
本文通过在氮化硅平台上沉积氧化碲层引入表面声波驱动的强受激布里渊散射，实现增益提升超两个数量级，并演示了5 dB净增益放大器、7 Hz线宽布里渊激光器和2.2 MHz线宽可调微波光子滤波器。
2024-10-21 physics.app-ph physics.optics
Harnessing a Vibroacoustic Mode for Enabling Smart Functions on Surface Acoustic Wave Devices -- Application to Icing Monitoring and Deicing
本文利用同一组电极激发剪切板波模式，在瑞利模式驻波声表面波器件上实现温度和机械传感，并用于结冰监测与按需除冰，成本低且兼容现有设备。
2023-09-06 physics.app-ph
Large-scale programmable phononic integrated circuits
本研究针对声子在固体信息处理中未被充分利用的问题，开发了吉赫兹声子构建模块库，并构建了大规模可编程声子集成电路，实现了超紧凑声功率分配器等器件，确立了声子集成作为信息处理第三大支柱的地位。
2025-10-30 physics.app-ph
Massively Parallel Reinforcement Learning with a Chaotic Reconfigurable Clockless Chip
CentraleSupélec and Université de Lorraine（中央苏佩莱克学院和洛林大学）
本文提出基于异步布尔网络的无时钟芯片架构，利用分布式混沌产生并行熵源，在1024臂老虎机问题上实现并行决策，并扩展至5120通道，生成速率达2.14 TS/s，为大规模强化学习提供高能效硬件基底。
2026-09-30 cs.NE nlin.CD physics.app-ph
Correlation Imaging via Hybrid Entanglement between Microwave Photons and Surface Acoustic Wave Phonons
School of Integrated Circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
提出一种利用微波光子与表面声波声子间混合纠缠的关联成像方法，实现跨尺度量子传感，支持宏观到微观的缩小与放大成像。
2026-10-02 physics.app-ph quant-ph
Experimental Realization of Topological Surface Acoustic Wave Resonances under Surface Liquid Loading for Micro-volume sample Sensings
Ningbo University（宁波大学）；Zhejiang-Italy Joint Lab for Smart Materials and Advanced Structures, School of Mechanics and Engineering Science, Ningbo University（宁波大学力学与工程科学系中意智能材料与先进结构联合实验室）；Key Laboratory of Impact and Safety Engineering, Ministry of Education, Ningbo University（宁波大学教育部冲击与安全工程重点实验室）
该研究设计制备了一种拓扑表面声波谐振传感器，利用拓扑界面态与谐振腔的干涉耦合，可在表面液体负载下实现微体积样品的高灵敏度浓度传感，为高性能SAW生物医学芯片提供了技术路线。
2026-08-21 physics.app-ph
Acoustic modulation of individual nanowire quantum dots integrated into a hybrid thin-film lithium niobate photonic platform
本研究将纳米线量子点集成于薄膜铌酸锂平台，利用表面声波实现波长调制与量子点共振，为片上不可区分单光子和量子信息处理奠定基础。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast one-chip optical receiver with functional metasurface
School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部）；Sumitomo Electric Industries, Ltd.（住友电工株式会社）
本文提出一种利用光元表面和超快膜光电探测器的单芯片光学接收机，实现高并行度和超宽带宽的高速光信号检测，支持320 Gbps四通道和240 Gbps相干信号检测。
2025-03-04 physics.app-ph physics.optics
Thermal Modulation of Gigahertz Surface Acoustic Waves on Lithium Niobate
声表面波器件在微波信号处理中有着广泛的应用。微波SAW元件受益于更高的品质因数和更小的串扰时，相比其电磁对应物。SAW的高效布线和调制对于构建大规模和多功能的声波电路至关重要。在这里，我们展示了集成热声调制器使用两个SAW平台：散装锂钛酸盐和薄膜锂钛酸盐蓝宝石。在这两种方法中，千兆赫频率SAW路由集成的声波波导，而芯片上的微加热器被用来局部改变温度，从而控制SAW的相位。使用这种方法，我们实现了超过720度的相位变化，其中对于块体钛酸锂的响应度为2.6度/mW，对于蓝宝石上的钛酸锂的响应度为0.52度/mW。此外，我们证明了声马赫-曾德尔干涉仪的SAW的振幅调制。我们的热声调制器可以为下一代无线通信和微波系统实现可重构的声学信号处理。
2022-10-27 physics.app-ph
A tunable magneto-acoustic oscillator with low phase noise
研制了一种频率可调谐的低相位噪声磁声谐振器，该谐振器采用在镓钆石榴石（GGG）衬底上生长钇铁石榴石（YIG）的平行板直边双层膜结构。当YIG/GGG样品形成理想的平行板时，它支持沿着板厚度的一系列高品质因数声学模式。由于YIG层的磁致伸缩，当模式的频率匹配时，YIG层的铁磁共振（FMR）模式可以与YIG/GGG结构的声学厚度模式强烈地相互作用。YIG/GGG双层膜中用于混合磁声振荡共振激发的特定声学厚度模式由YIG层FMR频率选择，该频率可以通过外部偏置磁场的变化来调谐。研制了一种复合磁声振荡器，它包括一个基于FMR的谐振预选器，以保证满足巴克豪森标准的单声模式振荡制度。所研制的低相位噪声复合磁声振荡器可在0.84 ~ 1 GHz范围内以约4.8 MHz（YIG/GGG平行板中相邻声学厚度模之间的频率距离）的增量调谐，在10 kHz偏频处的相位噪声为-116 dBc/Hz。
2020-11-15 physics.app-ph
Slow propagation of 2 GHz acoustical waves in a suspended GaAs on insulator phononic waveguide
由于光电振荡器在频率稳定性和相位噪声方面的优异性能，在过去的几年中，光电振荡器已经占据了微波振荡器的主导地位。然而，这种装置的小型化是最新的挑战。最近，基于声子-光子相互作用的器件由于其极其紧凑和直接在GHz的工作频率而引起了人们的极大兴趣。在该框架中，获得长期频率稳定性性能的仍然缺少的元素是反馈环路内的片上延迟。在这里，我们实验表明，2 GHz的声波上的砷化镓膜异质集成在硅晶片上的过滤和缓慢传播。通过工程的声波波导的色散，我们证明了低于1000米/秒的模式能够传播的群速度。因此，一个集成的延迟实现是在达到光声器件，如光机械振荡器或无线应用的潜在改进。
2020-07-10 physics.app-ph
Broadband Ultrahigh-Resolution chip-scale Scanning Soliton Dual-Comb Spectroscopy
提出了一种用于宽带超高分辨率光谱采集的芯片级扫描双梳光谱（SDCS）方法。SDCS采用Si 3 N4微腔谐振器，在同一芯片上用一束1550 nm激光产生两个37 THz（300 nm）的单孤子微梳，形成高互相干双梳，利用集成微加热器波长跟踪器实现了双梳系统在37.5 THz整个光跨内的高精度连续调谐。这种连续的波长调谐是通过在微环的整个自由光谱范围内同时调谐激光频率和两个单孤子微梳来实现的。我们测量SDCS分辨率为319+-4.6 kHz。使用此SDCS系统，我们进行了分子吸收光谱的H13 C14 N在其2.3太赫兹（18 nm）宽的泛音带，并表明，大量的平行外差提供的双梳扩展了一个数量级的激光器的有效光谱调谐速度。我们的芯片级SDCS开启了宽带光谱分析和大规模并行传感的大门，具有1000 MHz的光谱分辨率。
2020-01-13 physics.app-ph physics.optics
High frequency guided mode resonances in mass-loaded, thin film gallium nitride surface acoustic wave devices
我们展示了高频（> 3 GHz），高品质因数的射频（RF）谐振器在未释放的薄膜氮化镓（GAN）的蓝宝石和碳化硅衬底上，通过利用声导模（兰姆波）谐振。由于来自金电极的质量负载，相关的能量捕获允许我们从50 $Ω$输入有效地激发这些共振。较高的相速度与较低的电极阻尼相结合，能够实现具有适度电极间距的高品质因数，并且提供了通向高频压电器件的可行路线。GAN平台能够引导和定位芯片表面上的高频声音，并可访问高性能有源器件，将成为单片集成RF前端的关键构建模块。
2019-10-17 physics.app-ph
Direction reconfigurable non-reciprocal acousto-optic modulator on chip
非互易元件在光子系统中对于保护光源和信号路由功能是必不可少的。声光方法生产非互易器件提供了一种与磁光解决方案兼容的替代方案，对于光子集成尤其重要。在本文中，我们实验证明了一个动态可重构的非互易声光调制器在电信波长。调制器可以通过外部RF输入以多种互易和非互易配置来布置。该装置的动态可重构性通过新的交叉指叉型压电式传感器实现，该压电式传感器可以基于RF输入的相位改变往复性破坏声激励的方向性。我们在这里演示的方法可能使方向相关的信号处理和光学隔离的新途径。
2019-08-06 physics.app-ph physics.optics
High-resolution acoustic field mapping of GHz phononic crystals with atomic force microscopy
本文提出一种基于原子力显微镜的声场映射技术，用于表征由GHz表面声波激发的GaAs薄板中微米级声子晶体，揭示了非相干与相干散射机制，为GHz声波在高级通信操作中的应用奠定基础。
2023-06-23 physics.app-ph
Actuation and mapping of SAW-induced high-frequency wavefields on suspended graphene membranes
本文提出利用表面声波（SAW）驱动悬浮石墨烯膜，结合原子力声学显微镜（AFAM）映射振动场，揭示了膜几何与弯曲刚度对声波模式和波长的调制作用，为纳米尺度声学传输和片上波场操纵提供了新途径。
2024-12-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Cavity magnomechanics with surface acoustic waves
磁振子即自旋波是铁磁体中的集体自旋激发，通过与其他激发的耦合控制磁振子是未来混合自旋电子器件的关键技术。虽然强耦合已被证明与微波光子结构，允许高密度集成和最小化的电磁串扰的替代方法是必需的。在这里，我们报告了一个平面腔磁力系统，其中的表面声波腔提高空间和频谱功率密度，从而实现在室温下的磁振子-声子耦合。自旋波共振的激发涉及到显著的声功率吸收，而集体自旋运动则对腔动力学施加反作用力。腔频率和质量因子被反作用效应显著地改变，并且由此产生的协同比超过1，这表明磁振子和声子之间的相干相互作用。芯片级磁力系统的演示为开发用于经典和量子应用的新型自旋声学技术铺平了道路。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Surface acoustic wave photonic devices in silicon on insulator
平面光子集成电路中的光-机相互作用在基础研究和应用中引起了极大的兴趣。然而，在最具技术意义的光子学平台：绝缘体上硅中，光力学几乎是不存在的。以前的演示需要对硅结构进行欠蚀刻和悬挂。在这里，我们提出了表面声波光子器件在绝缘体上的硅，高达8 GHz的频率。表面波是通过金属光栅对调制泵浦光的吸收和热弹性膨胀发射的。表面波是通过光弹调制的光学探头在标准的赛道谐振器检测。器件不涉及压电致动、波导悬挂或混合材料集成。入射微波信号的波长转换和声学真实时间延迟高达40 ns的芯片上演示。最后，离散时间微波光子滤波器与多达六个抽头和20 MHz宽的通带实现使用声学延迟。该概念适用于集成微波光子学信号处理
2020-11-03 physics.app-ph physics.optics
On-chip generation and dynamic piezo-optomechanical rotation of single photons
集成光子电路是光子量子技术和实现基于芯片的量子器件的关键部件。未来的应用需要灵活的架构来克服许多当前设备的常见限制，例如缺乏可调性或内置量子光源。在这里，我们报告的动态可重构集成光子电路，包括集成量子点（QD），马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和表面声波（SAW）换能器直接制造在单片半导体平台上。我们演示了片上单光子产生的量子点及其亚纳秒级的动态片上控制。两个独立应用的SAW压电光学机械地旋转MZI中的单光子或光谱调制QD发射波长。在MZI中，SAW压印了一个依赖于时间的光学相位，并将量子比特旋转调制到输出叠加态。这实现了频率超过1千兆赫的动态单光子路由。最后，量子点的动态单光子控制和光谱调谐的结合实现了输入光子态的波长复用和在输出端的解复用。我们的方法可扩展到多组件集成量子光子电路，并与混合光子架构和其他关键组件，例如光子谐振器或片上检测器兼容。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
