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  近日，湖南师范大学、新加坡国立大学和清华大学联合在photonics上发表了题为“Highly responsive nonlinear sensor by tracking a Hamiltonian hopping point”的研究论文（https://doi.org/10.1364/PRJ.527551）。物理与电子科学学院刘柱副教授为第一作者，新加坡国立大学李志鹏博士后为通讯作者。

   响应度是工业小型化传感器和生物医学植入物中传感器的关键参数，通常受到尺寸和与外部读取器耦合的限制，阻碍了它们在日常生活中的广泛应用。在此，我们提出了一种基于哈密顿跳频的高响应传感方法，在微尺度传感器检测中，与标准方法相比，响应度提高了40倍。

   我们在一个具有一对耦合谐振器的非线性系统中实现了这种传感方法，其中一个谐振器具有非线性增益。令人惊讶的是，我们的方法优于奇异点（Exceptional Point）在特征值和特征向量同时合并处的传感性能。由于在强耦合的状态下，哈密顿跳点处（Hamiltonian hopping point，HHP）的频率响应较大，因此我该方法的响应性得到了显著提高。我们的研究还揭示了在不同扰动下的线性HHP位移，并证明其传感检测能力可以达到微尺度压力传感器的亚皮法(<1 pF)敏感度，突出了其在生物医学植入器件的应用潜力。

图1 高响应无线传感的工作原理

图2 实验结果

  这项工作得到了湖南省重点研发计划2023-GK2009和湖南省揭榜挂帅项目2023ZJ1010的部分资助。