Optomechanically induced transparency in membrane-in-the-middle setup at room temperature
我们证明了模拟的电磁感应透明的室温腔光学机械设置由一个薄的Fabry-Pérot腔中的透明膜形成。由于相消干涉，当泵浦光与腔的运动红边带共振时，弱探测光场被腔完全反射。在这种情况下，我们推断光的数百微秒的显著减慢，这很容易通过沿着腔轴移动膜来调整。我们还观察到了当泵浦光与蓝边带共振时，由于相长干涉而产生的电磁感应放大现象。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct laser-written optomechanical double membranes in an optical microcavity
University of Bonn（波恩大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究采用3D直接激光写入技术制备光纤法布里-珀罗微腔中的双膜谐振器，实现可控机械模式杂化与增强集体光机械耦合，为多模腔光力学提供可扩展平台。
2026-10-30 physics.optics quant-ph
High-reflectivity, high-Q micromechanical membranes via guided resonances for enhanced optomechanical coupling
利用光子晶体（PhC）平板结构中的Fano型导谐振（GR），数值模拟和实验验证了高Q值SiNx薄膜型谐振器在中间膜光学机械（OM）系统中的光学反射率增强。50 nm厚的PhC膜的正入射透射率和机械衰荡测量表明，GR接近1064 nm，导致反射率增加约4 \times，同时保持高达约5 \times 10 ^6的高机械Q因子。这些结果将允许通过增加OM耦合来改进中间OM系统中的膜，从而呈现朝向这种膜的基态冷却的路径和相关量子效应的观测。
2011-10-17 physics.optics quant-ph
Optimal optomechanical cavity setups with highly reflecting membranes
针对腔光力学中高反射膜装置的优化选择问题，分析对比四种装置的协同度等品质因数，提出膜寄生损耗可忽略时膜在后端装置为最优，可大幅提升协同度，助力量子区非线性光力学研究。
2024-03-06 physics.optics quant-ph
Direct laser-written optomechanical membranes in fiber Fabry-Perot cavities
本文在光纤法布里-珀罗腔内实现三维激光写入聚合物薄膜的腔光机械耦合，获得约30 kHz真空耦合，并展示低温下超线宽的光机械弹簧调谐及可扩展集成平台。
2024-01-23 physics.optics quant-ph
Macroscopic tunneling of a membrane in an optomechanical double-well potential
本文研究了光机薄膜的宏观隧穿。与膜位置成二次耦合的腔模可以产生高度可调的绝热双阱势，再加上这种膜的高Q因子，使得宏观隧道的观察成为可能。一个合适的，脉冲测量方案使用的线性耦合模式的腔的验证效果进行了研究。
2012-02-29 quant-ph
Giant enhancement of tunable optomechanical coupling via ultrarefractive medium
探索光机械谐振器的基本量子行为是最近的极大兴趣，但需要实现强耦合制度。本文研究了所谓的中间膜（MITM）光机械系统的光学光子-声子耦合。利用耦合模理论，我们发现，光机械耦合成正比的膜的电极化率。通过考虑掺杂原子或自旋到膜中并适当地驱动它们，我们诱导了可调谐的超大折射率而没有吸收，这增强了光机械耦合。利用这一点，我们预测了一个超强的单光子强耦合与大的量子协同效应的Er 3+掺杂剂在低温下，而Cr 3+在红宝石膜可能会显示超大的量子协同效应在室温下。我们的方案还可以在很宽的范围内调节耦合的强度，并且还可以控制光机械力是吸引力还是排斥力。我们的工作打开了一扇大门，基础物理和应用依赖于实现强耦合制度的量子光学机械系统。
2015-06-21 physics.optics quant-ph
Optomechanical systems with a Fano membrane in the middle
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究在 FP 腔中心放置光子晶体法诺膜的腔光力学，考虑膜反射率的两个极限情况，用量子朗之万方程等方法，表明该系统可产生窄光学正常模式，能有效实现边带分辨率及膜运动基态冷却，是光谱和光机械工程的有前途平台。
2026-08-17 physics.optics quant-ph
"Membrane-outside" as an optomechanical system
我们从理论上研究了一个光机系统，它由一个双面腔和一个放置在其外部的机械膜组成，该膜靠近其中一个反射镜放置，腔通过另一个反射镜与外部光场耦合。我们的研究集中在该制度中的色散光机耦合系统消失。这样的制度被发现是可能的，如果膜比相邻的反射镜反射少，产生潜在的非常强的耗散光机械耦合。具体地，如果膜和镜的振幅透射系数的绝对值分别为$t$和$t_m$，则满足条件$ t_m^2< t\ll t_m\ll 1$，对于相同长度的光机械腔，该装置的耗散耦合常数超过色散耦合常数。的耗散耦合常数和相应的光机协同性的建议系统也比较与迈克尔逊-Sagnac干涉仪和所谓的“膜在边缘”系统，这是已知的一个强大的光机耗散相互作用。结果表明，在上述条件下，这里提出的系统是有利的，在这两个方面。它还能够有效地实现两端口配置，这是最近提出的一个有前途的光学机械系统，提供，除其他好处，量子限制光学机械测量系统中的可能性，这不会遭受任何光学机械不稳定性。
2021-02-23 quant-ph
Optical response of a dual membrane active-passive optomechanical cavity
我们研究了一种双膜主动-被动腔，其中每个机械膜通过双声子过程分别与被动腔和主动腔二次耦合。由于在二次耦合光机系统的平均场近似失败的事实，因此，为了完整地分析系统，我们切换到一个更广义的平衡方法，即Keldysh Green的功能方法。我们使用预定的全延迟格林函数计算透射率，然后数值研究各种参数对透射系数的影响，并详细讨论它们背后的特征和物理。在光响应率的基础上，我们进一步扩展了对快光和慢光现象的研究。结果表明，在适当选择腔参数的情况下，该系统不仅可以实现超快光/超慢光，而且可以实现快光和慢光的相互转换。
2020-11-11 physics.optics quant-ph
Realization of an optomechanical interface between ultracold atoms and a membrane
我们将超冷原子耦合到微机械薄膜上，实现了一个光机械混合系统。原子被捕获在光晶格中，该光晶格是由激光束从膜表面的逆反射形成的。在这种设置中，晶格激光介导了膜振动和原子质心运动之间的光机耦合。我们既观察到膜振动对原子的影响，也观察到原子运动对膜的反作用。通过将薄膜耦合到激光冷却的原子上，我们设计了薄膜的耗散率。我们的观察与一个简单的模型在数量上一致。
2011-07-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optimal Optomechanical Coupling Strength in Multi-Membrane Systems
我们计算了腔中多膜系统的光机械耦合强度。确定了放置在空腔中心附近的$N$膜阵列的最佳配置。这导致耦合强度比先前提出的多膜配置大得多。我们发现，耦合强度的规模与膜的数量呈指数关系，直到饱和，由于完全本地化的领域内的阵列。此外，我们探讨了两个来源的损失，那些由于膜内的光吸收和泄漏通过腔的端镜，并评估它们如何影响实现强耦合的可能性。
2020-03-21 quant-ph
Microfabrication of large area high-stress silicon nitride membranes for optomechanical devices
鉴于薄膜谐振器与更复杂的MEMS结构的集成，我们开发了一种通用的圆形SiN $_x$膜的制造工艺，使用深反应离子刻蚀（DRIE）。制备了大面积高应力SiN $_x$薄膜，并将其用作迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗腔中的光机械谐振器。测量结果表明，制造过程中保持了光学质量和机械品质因数的膜。
2015-12-21 quant-ph
2D photonic-crystal optomechanical nanoresonator
我们提出了一种光学优化的光学机械设备的基础上，悬浮的InP膜图案化的二维近波长光栅（NWG）的基础上的二维光子晶体的几何形状。我们首先通过数值模拟确定一组几何参数，在50 nm的跨度上提供高于99.8%的反射率。然后，我们研究了有限的光腰和横向尺寸的NWG模式，使用不同的数值方法引起的限制。NWG光栅，穿在一个悬浮的InP 265 nm厚的膜，被用来形成一个紧凑的微腔涉及悬浮纳米膜作为端镜。所得腔体具有小于10 $μ$ m的腰部尺寸和在200范围内的精细度。它被用来探测纳米膜的力学模式的布朗运动。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum dynamics of a vibrational mode of a membrane within an optical cavity
光机械系统是实现用于存储和重新分配量子信息的量子接口的有希望的候选者。在这里，我们集中在一个高精细光学腔的情况下，薄振动的半透明膜在中间。我们表明，强大的和稳定的光机纠缠可以实现在系统中，即使在不可忽略的光吸收膜的存在。我们还提供了一些初步的实验数据显示辐射压力诱导的光学双稳。
2010-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sail membranes for optomechanical accelerometry
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学学院）；Mechanical, Automotive and Materials Engineering, University of Windsor（温莎大学机械、汽车与材料工程系）
研究光机械加速度测量，通过贝叶斯优化氮化硅膜发现帆状蹦床谐振器，频率降且保持Q质量积，展示相关器件性能，实现低温帆状膜阵列，可用于新物理搜索和分布式量子传感实验。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Quantum dynamics of a high-finesse optical cavity coupled with a thin semi-transparent membrane
本文研究了由中心带有振动薄膜的法布里-珀罗腔构成的腔光机系统的量子动力学。我们首先推导出描述腔模与薄膜振动模之间辐射压相互作用的一般多模哈密顿量。然后，我们限制分析的标准情况下，一个单一的腔模式与一个单一的机械谐振器相互作用，我们确定在何种程度上光吸收膜阻碍达到量子制度的腔膜系统。我们表明，膜吸收并不构成严重的限制，可以同时实现基态冷却的振动模式的膜和静态的光机纠缠与国家的最先进的设备。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Invariant-based inverse engineering for fluctuation transfer between membranes in an optomechanical cavity system
本文利用基于不变量的逆向工程方法，设计了经典驱动场，实现了光机械腔系统中两个悬浮膜之间量子涨落的传递。通过一个由动力学不变量确定的非绝热演化路径，可以快速实现这种转移。这样的演化路径允许人们优化不稳定的“中间”态的占据，从而可以抑制腔衰减的影响。数值模拟结果表明，该方法可以一步实现两膜之间的完美涨落传递，且对振幅噪声和腔衰减都具有鲁棒性。
2018-02-26 quant-ph
Dynamics and entanglement of a membrane-in-the-middle optomechanical system in the extremely-large-amplitude regime
光机系统的研究一直是人们关注的焦点，但大多数研究集中在小振幅范围内的物理问题。而在这篇文章中，我们专注于在极大振幅制度的光学力学，并考虑经典和量子动力学。首先，我们研究了中间膜光学机械系统中的经典动力学，在该系统中，部分反射和柔性膜悬浮在光学腔中。我们发现，膜可以提出自持振荡的极限环的形状锯齿边椭圆和动力学多稳定性。然后，我们研究了经典轨道周围的量子涨落动力学。利用对数负性，计算了机械振荡过程中光腔模与薄膜之间的量子纠缠演化。结果表明，经典动力学过程与量子纠缠演化之间存在一定的同步性。
2015-06-18 quant-ph
Non-adiabatic optomechanical Hamiltonian of a moving dielectric membrane in a cavity
我们制定了一个非相对论性的哈密顿量，以描述运动的介质膜和辐射压力之间的相互作用。这样的哈密顿量的推导没有使用单模绝热近似，因此，它使我们能够将多模效应在腔光学力学。通过二次量子化，我们证明了如何构造一组广义Fock态来表示膜场和腔场的量子态。此外，我们讨论的例子表明，不同的腔模式之间的光子散射将修改的相互作用强度和膜的机械频率。
2011-07-09 quant-ph
Cavity quantum optomechanics with an atom-array membrane
我们考虑一个量子光力学方案，其中有序的二维激光囚禁原子阵列被用作可移动的膜。原子的极轻质量产生非常强的光机耦合，而它们的空间秩序在很大程度上消除了散射损失。我们表明，这种组合打开了量子光学力学非线性，以及在最终的单光子强耦合制度的方式。作为一个例子，我们分析了观察光机械诱导的量子效应，如光子封锁和时间延迟的非经典关联的可能性。我们讨论了新的机会打开的阵列原子的内部状态的光学机械反作用。
2020-06-02 quant-ph
Fiber-Cavity-Based Optomechanical Device
我们描述了一种光学机械装置，包括一个基于光纤的光学腔，包含氮化硅膜。与典型的自由空间谐振腔相比，光纤谐振腔的小模尺寸（10 μm的束腰，80 μm的长度）允许使用更小、更轻的膜，并将谐振腔与膜的线性耦合提高到3 GHz/nm，将二次耦合提高到20 GHz/nm ^[2]。该器件本身也是光纤耦合的，并使用玻璃套管进行被动对准。这些改进将大大简化光学机械系统的使用，特别是在低温环境中。在室温下，我们期望这些装置能够检测辐射压力的散粒噪声。
2012-11-08 physics.optics quant-ph
Controlling steady-state bipartite entanglements and quadrature squeezing in a membrane-in-the-middle optomechanical system with two Bose-Einstein condensates
我们从理论上研究了一个驱动的混合光学机械系统的膜在中间的配置包含两个相同的细长雪茄状的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在膜的两侧。在弱相互作用下，BEC可以看作是Bogoliubov近似下的单模振子，它们通过辐射压相互作用与光场耦合，表现为两个准膜。结果表明，每个BEC的压缩程度及其与运动膜的纠缠度可以由另一个BEC的\textit{s}波散射频率来控制。由于每个BEC的\textit{s}波频率依赖于原子的横向囚禁频率，而横向囚禁频率是一个实验上可以控制的参数，因此可以通过另一个BEC的囚禁频率来控制另一个BEC的纠缠和压缩.
2017-07-10 quant-ph
Breaking optomechanical cooling limit by two drive fields on a membrane-in-middle system
提出了一种在两个红失谐驱动场驱动下的中间膜光学机械系统（OMS）中的机械谐振器的基态冷却的理论方案。详细描述了OMS的动力学演化过程，系统研究了系统条件对冷却效果的影响。最重要的是，发现具有两个驱动器的设置能够实现比单腔的理论冷却极限更好的冷却结果。通过适当的腔阻尼率和驱动强度的组合，甚至可以提高一个数量级的热声子数。
2019-01-27 quant-ph
Membrane-in-the-middle optomechanical system and structural frequencies
针对含可移动介电膜的一维膜居中光机械腔，本文提出与膜位置无关的结构角频率，给出薄膜近似公式，并用多尺度解准确描述电磁势。
2024-09-06 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Spontaneous symmetry-breaking in optomechanical cavity
对所谓的“中间膜”光机械腔的理论研究表明，它经历了作为膜透明度的函数的自发对称性破缺。这种现象的典型特征是序参量的平方根发展和临界磁化率的发散。在合同的经典自发对称性破缺系统的铁磁体和铁电体，在考虑的系统，这种发散仍然是，由于干扰效应，一个“内部”的系统属性，这并没有揭示自己在任何发散的观察。光机械腔中的自发对称性破缺可能为增强光机械相互作用开辟一条新的途径。
2020-05-26 physics.optics quant-ph
Multimode optomechanical system in the quantum regime
我们实现了一个简单而强大的光学机械系统，具有众多的长寿命（$Q>10^7$）的声子带隙屏蔽膜谐振器的机械模式。紧凑型法布里-珀罗谐振器的光学模式以测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）检测这些模式的运动，该测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）超过已经在中等低温下的机械退相干速率（$10\,\mathrm{K}$）。达到这个量子制度需要，i。a.，量子测量反作用超过热力，因此可检测的光机械量子相关性。特别是，我们观察到有质动力压缩的输出光介导的众多的机械谐振器模式，量子噪声抑制高达-2.4 dB（-3.6 dB，如果校正检测损耗）和带宽$\lesssim 90\,\mathrm{ kHz}$。所采用的膜和法布里-珀罗谐振器的多模性质适合于涉及多个电磁、机械和自旋自由度的混合纠缠方案。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Entangled state engineering of vibrational modes in a multi-membrane optomechanical system
我们提出了一种方法来产生纠缠态的振动模式的N个膜耦合到腔模式通过辐射压力。使用边带激发，我们表明，任意纠缠态的振动模式的不同的膜可以产生在原则上通过顺序施加一系列的经典脉冲所需的频率，相位和持续时间。作为例子，我们给出了几种典型的纠缠态，如Bell态、NOON态、GHZ态和W态的合成方法。简要讨论了环境效应、信息泄漏和实验可行性。我们的建议也可以适用于其他实验装置的光机系统，其中许多机械谐振器耦合到一个共同的单模腔场通过辐射压力。
2013-03-01 quant-ph
Optomechanical oscillator controlled by variation in its heat bath temperature
提出了一种利用温度相关力产生光机械振荡器低噪声态的方法。我们分析的情况下，量子光机械振荡器（表示为膜）驱动的外力（由活塞产生）。两种系统均嵌入在特定温度$T$下的公共热浴中。活塞施加在膜上的驱动力取决于浴温度。最初，对于$T=T_0$，活塞线性地耦合到膜。然后将浴温可逆地改变为$T\neq T_0$。温度的变化使膜移动，但同时也增加了它的波动。从机械和热力学特性的角度分析了膜的所得平衡态。我们比较了膜的这些特性，并得出它们之间的密切联系。接下来，我们冷却膜的热噪声，使其脱离平衡，仍然与热浴接触。这种冷却保持了具有有效温度$T^\star$的有效正则吉布斯态。在这种情况下，我们研究的平衡量的模拟低噪声的机械状态的膜。
2017-05-10 quant-ph
Electromagnetically induced transparency and optical memories in an optomechanical system with $N$ membranes
研究了弱探测光场在Febry-Perot腔中的光机械系统中的传播，在该系统中，$N$近似简并的机械膜与腔内光场色散耦合。我们推导出输出探测场的一般解析表达式。我们发现，输出探测场的同相正交可以表现出多重电磁感应透明，最多$N$窄透明窗口。我们发现，在透明窗口处，最多可以用$N$不同的负群速度实现超光速。此外，通过使用一个时间相关的强耦合脉冲，我们数值模拟了一个弱的高斯形探测脉冲的存储和检索的光学腔与两个近简并机械谐振器。
2014-03-06 quant-ph
Cavity mode dephasing via the optomechanical interaction with an acoustic environment
我们考虑包括单个腔模和声模的密集谱的光机械系统，并求解初始腔模Fock的量子动力学（即，光子数）叠加态和热声态。光-机相互作用导致无阻尼的移相，并与引力退相干有一定的相似性。对于一个腔模局部耦合到一个一维（1D）的弹性弦状环境或二维（2D）的弹性膜状环境，我们发现，失相动力学分别依赖于字符串的长度和膜面积-的结果，在一个无限大小的字符串或膜的限制红外发散。另一方面，对于局部耦合到三维（3D）体弹性固体的腔模式，失相动力学与固体体积无关（即，是红外有限的），但取决于耦合腔的局部几何形状--“点状”耦合腔极限中紫外发散的结果。我们认为作为可能的各自实现的腔耦合-1D和2D声学环境，LC振荡器电容耦合到一个部分金属化的带和腔光模式通过光压力与膜相互作用。
2021-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromagnetically Induced Transparency from Two Phonon Processes in Quadratically Coupled Membranes
我们描述了如何电磁感应透明可以出现在二次耦合光机系统。由于二次耦合，在光机系统中，潜在的光学过程涉及到一个双声子过程，并且该双声子过程使得在传统EIT中起原子相干作用的平均振幅为零。我们展示了如何在位移的波动可以发挥类似于原子的相干性的作用，并可能导致EIT类效应在二次耦合光机系统。我们展示了如何使用现有的光机系统可以研究这种效果。
2010-10-05 quant-ph
Reservoir engineering and dynamical phase transitions in optomechanical arrays
研究了光腔中光子与微机械薄膜阵列相互作用的驱动耗散动力学。周期性的膜驱动和声子产生导致有效的光子数守恒的非幺正动力学，其特征在于具有长程光子相干性的稳态。如果泄漏的光子的腔被抵消的光子模式的非相干驱动，我们表明，该系统经历了一个动态的相变的状态与长程相干。一个最小的系统，由两个微机械膜在一个空腔中，进行了详细的研究，它被证明是一个现实的设置驱动耗散动力学的关键过程中可以看到。
2012-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fröhlich Condensate of Phonons in Optomechanical Systems
我们建议，光机系统可以是潜在的平台，以实现声子的Fröhlich凝聚。我们考虑一个一维阵列的膜耦合到腔场通过二次相互作用，腔是由外部激光泵浦。分析和数值计算结果预测，最低或最高的机械模式的高声子占有率是可以实现的，这取决于驱动激光的失谐，optomechnical强度，和温度。大量的膜可以在很大程度上抑制弗里希凝聚体的退相干。我们的研究结果揭示了窄线宽声子激光，能量转换/转移，和有效的多模冷却。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium Quantum Phase Transition in a Hybrid Atom-Optomechanical System
我们考虑了一个混合量子多体系统，该系统由纳米膜的振动模式和超冷原子气体组成，纳米膜的振动模式与腔中的光发生光力学相互作用，超冷原子气体位于外耦合光的光晶格中。在光场上积分后，有效的哈密顿量揭示了定域势力和膜位移力之间的竞争。对于增加原子膜相互作用，我们发现一个非平衡量子相变从一个本地化的非运动阶段的原子云的集体运动的阶段。在量子临界点附近，最低集体激发的能量消失，而凝聚态的序参量在破缺态中变为非零。当原子和膜非共振耦合时，会发生这种效应。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Two-membrane cavity optomechanics
本文研究了含有两个振动介质膜的受驱动法布里-珀罗腔的光机械行为。我们表征的腔模式的频率偏移作为一个函数的两个膜的位置，并报告一个$\sim 2.47$增益的光机械耦合强度的膜相对运动相对于单膜的情况下。当两个膜被适当地定位以形成与驱动场谐振的内腔时，这是实现的。我们还表明，这种双膜系统有能力调整单光子光机械耦合的需求，并代表了一个有前途的平台，实现腔光机械与不同的振荡器。这样的配置有可能使腔光学力学在强单光子耦合制度，并研究在光学连接的机械谐振器的同步。
2018-08-31 quant-ph
Transmissive optomechanical platforms with engineered spatial defects
本文研究了单模光通过振动机械元件阵列时的光机械光子-声子耦合。正如最近所示的特定情况下，一个周期性阵列的膜嵌入在一个高精细光学腔[A。雪雷布角基因和A. Dantan，物理学评论快报，\textbf{109}，223601，（2012）]，腔内线性光机械耦合可以在所谓的\textit{transmissive regime}中的单个元件值上显著增强，其中对于不动的膜，整个系统对光是透明的。在这里，我们将这些调查扩展到准周期阵列中存在的工程空间缺陷的膜位置。特别是，我们表明，本地化的光模式引起的缺陷相结合的访问的透射制度窗口可以导致额外的增强的强度的线性和二次光机耦合。
2014-06-23 quant-ph
Cryogenic Optomechanics with a Si3N4 Membrane and Classical Laser Noise
我们展示了一个低温光学机械系统，包括一个灵活的Si3N4膜放置在中心的自由空间光学腔在400 mK的低温环境。我们观察到的机械品质因数Q > 4 × 10^6的261 kHz的基本鼓膜模式的膜，和腔共振半宽度为60 kHz。因此，光机系统在分辨的边带极限下工作。我们监测膜的热运动，使用外差光路能够同时测量两个机械边带，并发现所观察到的光学弹簧和阻尼定量与理论一致。机械边带表现出法诺线型，并解释这一点，我们开发了一个理论描述外差测量相关的经典激光噪声的存在下。最后，我们讨论了使用一个无源滤波腔，以消除经典的激光噪声，并考虑未来的要求激光冷却这个相对较大的和低频的机械元件非常接近其量子力学基态。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Light-Mediated Collective Atomic Motion in an Optical Lattice Coupled to a Membrane
我们观察了耦合到光机系统的一维光晶格中原子集体运动的效应。在这种混合的原子-光机械系统中，晶格光在晶格原子之间以及原子与微机械膜振子之间产生耦合。对于大的原子数，我们观察到的耦合系统的不稳定性，导致大振幅的原子膜振荡。我们发现，这种行为可以解释为光介导的集体原子运动的晶格中，出现大原子数，小原子光失谐和非对称泵浦的晶格，与以前的理论工作。该模型将光力学不稳定性与晶格光的全局原子反作用中的相位延迟联系起来，这是我们在直接测量中观察到的。
2018-02-25 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Estimation of disorders in the rest positions of two membranes in optomechanical systems
本文应用量子估计理论，通过耦合腔和透射区模型估计驱动腔中两薄膜静止位置的无序性，发现温度不影响估计精度但增加达到量子最优极限的难度，且最佳策略为测量输出场正交分量。
2022-03-22 quant-ph
Optical self-cooling of a membrane oscillator in a cavity optomechanical experiment at room temperature
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Institute of Materials for Electronics and Magnetism, Nanoscience-Trento-FBK Division（电子与磁性材料研究所，纳米科学-特伦托-FBK分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Trento Institute for Fundamental Physics and Application（意大利国家核物理研究所（INFN），特伦托基础物理与应用研究所）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文在室温腔光力学实验中测试SiN膜振子的边带冷却极限，实现约100声子占据数的冷却效果，并指出激光经典噪声是进一步冷却的主要障碍。
2023-05-24 quant-ph
Large cooperativity and microkelvin cooling with a three-dimensional optomechanical cavity
在腔光学力学中，光被用来控制机械运动。该领域的一个中心目标是实现单光子强耦合，这将使量子运动叠加态的创建成为可能。达到这个极限需要在光机械耦合和腔相干性方面的显著改进。在这里，我们介绍了一个光学机械结构的氮化硅膜耦合到一个三维超导微波腔。利用他们的大品质因数，我们实现了146，000的光机协同性，并执行千赫兹频率膜运动的边带冷却到34 $\pm$ 5 $μ$ K，迄今为止报道的最低机械模式温度。所实现的冷却仅受信号发生器的经典噪声的限制，并且应当利用超导滤波器深入延伸到基态。我们的研究结果表明，这种光力学的实现有可能达到超大合作和单光子强耦合的制度，开辟了新一代的实验。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong dispersive coupling of a high finesse cavity to a micromechanical membrane
宏观力学对象和电磁自由度通过辐射压力相互耦合。具有足够强耦合的光机系统被预测会表现出量子效应，并且是一个相当感兴趣的话题。达到这种状态的设备将提供对光和物质的量子态的新型控制，并将提供一个探索量子物理和经典物理之间边界的新舞台。迄今为止的实验已经实现了足够的光学机械耦合到激光冷却的机械设备，但尚未达到量子制度。该领域的突出技术挑战是将敏感的微机械元件（必须小、轻和柔性）集成到高精细度腔（通常更刚性和更大）中，而不损害两者的机械或光学特性。第二个也是更基本的挑战是读出机械元件的量子态：位移测量（无论多么灵敏）都不能确定振荡器的能量本征态，而与位移以外的量耦合的测量一直难以实现。在这里，我们提出了一种新的光学机械系统，似乎解决这两个挑战。我们展示了一个腔，这是失谐的薄介质膜之间放置两个宏观的，刚性的，高精细度的镜子的运动。这种方法将光学和机械功能分离到物理上不同的结构，并避免损害任何一个。它还允许直接测量膜位移的平方，因此原则上可以测量膜的能量本征态。我们估计用这个方案观察力学系统的量子跃迁是可行的。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strong Optomechanical Squeezing of Light
我们利用激光与嵌入在光学腔中的薄膜机械谐振器之间的机械相互作用的量子性质来产生压缩光。辐射压力散粒噪声（来自量子激光振幅噪声的波动光学力）引起远高于热驱动运动的谐振器运动。这种运动在激光上留下相移的印记，因此使振幅和相位噪声相关，其结果是光学压缩。我们的实验表明，强和连续的光机械压缩1.7 +/- 0.2分贝以下的散粒噪声的水平。压缩的峰值水平附近测量的机械共振是很好地描述了一个模型，其参数是独立校准的，包括没有其他经典的噪声源的膜的热运动。
2013-10-21 physics.optics quant-ph
Phononically shielded photonic-crystal mirror membranes for cavity quantum optomechanics
本文提出一种结合二维光子晶体与声子晶体图案的亚波长氮化硅薄膜镜面，在室温下实现高反射率和高机械品质因子，并演示了光力学边带冷却至毫开尔文温度及光学双稳态，为腔量子光力学和量子基态冷却提供了可行平台。
2022-12-23 physics.optics quant-ph
Temporal Dynamics and Nonclassical Photon Statistics of Quadratically Coupled Optomechanical Systems
量子光学力学系统是光子与声子之间由于机械振荡而耦合的界面。本文利用马尔可夫白噪声近似下的Heisenberg-Langevin方法研究了一个二次耦合的光机械系统，该系统包含一个与腔场二次耦合的薄介质膜。解相关方法被用来求解大量的耦合方程。计算了不同耦合区的瞬态平均腔光子数和声子数。我们还得到了腔场和膜振子的二玻色子二阶关联函数以及它们的互相关函数，这些函数提供了二次光机系统的非经典性质。
2015-06-24 quant-ph
Effects of quadratic coupling and squeezed vacuum injection in an optomechanical cavity assisted with a Bose-Einstein condensate
从理论上研究了一个由玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）组成的混合系统，该系统被困在一个由激光驱动的中间薄膜光机械腔中，并辅之以压缩真空注入，其移动薄膜与腔中的辐射压力既有线性相互作用又有二次相互作用。结果表明，这样的混合系统是非常适合产生强正交压缩的机械模式的膜和Bogoliubov模式的BEC在未解决的边带制度。更有趣的是，通过选择一个合适的符号的二次光机耦合（QOC），可以实现一个非常高的压缩程度的机械模式和机械和原子模式之间的强纠缠，而无需使用压缩光注入。此外，QOC改变了机械和原子模式的有效振荡频率，并影响它们的弛豫时间。它还可以使系统从光学双稳态切换到三稳态
2018-04-08 quant-ph
Continuous-variable dense coding by optomechanical cavities
在本文中，我们展示了如何连续变量密集编码可以实现使用纠缠光产生的膜在中间的几何形状。机械谐振器被假定为悬挂在高品质因数腔体内的高反射率膜。我们表明，机械谐振器是能够产生一定量的纠缠之间的光学模式在输出的腔，这是足够强大的接近量子密集编码的能力在小光子数。我们的光机械协议达到的次优速率高到足以超过无噪声量子信道的经典容量。
2013-08-09 quant-ph
Tensile strained $In_{x}Ga_{1-x}P$ membranes for cavity optomechanics
我们研究了生长在GaAs衬底上的拉伸应变三元InGaP纳米膜的光机械性质。这种材料系统结合了基于化学计量氮化硅的高应变膜的优点，以及薄膜半导体单晶的独特特性，如先前使用悬浮GaAs所证明的那样。在这里，我们采用在外延生长的晶格失配赋予一个内在的拉伸应变的单晶薄膜（约30纳米厚）。这些结构在室温和17 K下的机械品质因数为2*10^6或更高，本征频率高达1 MHz，在约170 MPa的拉伸应力下产生2*10^12 Hz的Q*f乘积。在高精细度的法布里-珀罗腔中对这种膜进行抛光，我们在1064 nm和室温下提取了40 ppm的总光学损耗（包括吸收和散射）的上限。进一步降低该合金的In含量将使拉伸应力水平达到1GPa，Q*f乘积可能显著增加，假设在该组成和应变水平下机械损失没有恶化。这种材料系统是一个有前途的候选人与低损耗的半导体反射镜的应变半导体膜结构的集成，并为实现增强的光机械耦合膜的堆栈。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dicke-type phase transition in a multimode optomechanical system
我们认为“膜在中间”的光学机械模型组成的激光泵浦腔分为两个由一个灵活的膜，是部分透射光和辐射压力。在平均场水平的稳态解表明，有一个临界强度的光膜耦合以上，有一个对称性破缺分岔，膜自发地获得位移向左或向右。这种分歧承担了许多签名的二阶相变，我们比较和对比发现，在迪克模型。特别是，通过研究极限情况下，并使用保真度磁化率方法推导出动力学临界指数，我们认为，这两个模型共享非常相似的临界行为。例如，所获得的临界指数表明它们属于相同的普适性类。远离关键政权，我们确定，但是，两种模式之间的一些差异。我们的研究结果进行了讨论，在实验相关的参数，我们评估在这些系统中实现迪克型物理的前景。
2015-01-27 quant-ph
Stochastic resonance in a tristable optomechanical system
在这项工作中，我们从理论上研究了随机共振（SR）效应的光学机械膜系统受到两个弱信号（一个光场和一个机械力）。二次光机耦合使我们能够找到一个区域的三稳态噪声激活的随机切换之间的三个稳定的状态发生和SR现象观察在输入信号和噪声的合作。我们发现，机械力和光场分别作为一个加性信号和乘性信号的膜的位置，他们诱导完全不同的SR行为。此外，当两个信号共存时，SR效应可以增强，并且在与非同步信号的SR同步过程中出现拍频效应。
2016-09-27 quant-ph
Complex dynamics of nano-mechanical membrane in cavity optomechanics
对悬浮纳米机械膜在光驱动场作用下的光机械谐振腔进行了理论分析，并通过数值模拟得到了证实。在镜之间存在光场的情况下，高精细度光机械谐振器充当由辐射压力驱动的振荡器。辐射压力的周期性使得光机械系统中的纳米机械薄膜成为受激谐振子。在数学上，物理系统显示了一个随机网络图，有助于理解经典相空间中被踢膜的几个性质。我们发现，我们的网络地图是面积保持和显示准周期对称结构的相空间，我们表示为$q$折叠对称。结果表明，在一定的参数，即频率比和踢强度的适当控制下，被踢膜的动力学表现出混沌动力学。利用李雅普诺夫指数和生存概率对系统的稳定性进行了分析。
2016-01-22 nlin.CD physics.comp-ph quant-ph
Strong and Tunable Nonlinear Optomechanical Coupling in a Low-Loss System
光学力学的一个主要目标是观察和控制由耦合到光学腔的机械谐振器组成的系统中的量子行为。实现这一目标的工作集中在增加机械和光学自由度之间的耦合强度;然而，这种耦合的形式对于确定在这样的系统中可以观察到哪些现象至关重要。在这里，我们证明，避免交叉的光谱中的光学腔含有一个灵活的电介质膜，使我们能够实现几种不同形式的光机耦合。这些包括在膜的位移中是（最低阶）线性、二次或四次的腔失谐，以及在膜的位移中是线性的（或独立于膜的位移）的腔精细度。所有这些耦合实现在一个单一的设备具有极低的光损耗，可以在很宽的范围内调整原位，特别是，我们发现，二次耦合可以增加三个数量级超过以前的设备。由于这些进步，这里提出的设备应该能够证明膜的机械能的量化。
2010-02-22 quant-ph
Multi-harmonic Quantum Dot Optomechanics in fused LiNbO$_3$-(Al)GaAs hybrids
我们制作了一个声光半导体混合器件，用于单个量子发射器和表面声波的强光机耦合。我们的器件包括一个表面声波芯片由高压电铌酸锂$_3$和GaAs基半导体薄膜与嵌入层的量子点。采用多谐波换能器，我们产生的声波铌酸锂$_3$在很宽的范围内的射频。我们监测他们的耦合和传播的半导体膜在电学和光学域。我们证明了嵌入的量子点随着频率的增加而增强的光机械调谐。这种效果通过我们的装置几何形状的有限元建模来验证，并且归因于半导体膜内的声场的增加的局部化。对于中等高的声学频率，我们的模拟预测强大的光机耦合，使我们的混合器件非常适合于基于半导体的量子声学应用。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
