Optomechanical cooling by STIRAP-assisted energy transfer $:$ an alternative route towards the mechanical ground state
标准的光机械冷却方法理想地需要弱耦合和腔阻尼率，这使得运动边带能够被很好地解析。如果耦合太大，则边带分辨冷却是不稳定的，或者旋转波近似可能变得无效。在这项工作中，我们描述了一个协议，以冷却耦合到一个光机械腔中的驱动光学模式的机械谐振器，这也是耦合到另一个辅助光学腔中的光学模式，和两个腔的频率调制。我们表明，通过调制驱动的振幅，以及，可以执行一种类型的STIRAP转移的占领从机械模式的有损辅助光学模式，从而导致冷却的机械模式。我们展示了该协议如何在各种制度，如强耦合和未解决的边带限制，可以优于正常的光学机械边带冷却。
2020-11-04 physics.optics quant-ph
Ground-State Cooling of a Mechanical Oscillator via a Hybrid Electro-Optomechanical System
我们提出了一个同时耦合超导量子位和腔场的机械谐振器的基态冷却方案。系统地推导了描述混合系统动力学的哈密顿量。冷却过程由量子位上的红色失谐交流驱动器和光机械腔上的激光驱动器驱动。我们研究了单个系统在弱耦合和强耦合状态下的冷却，即，量子位辅助冷却和光机械冷却，并与有效的混合冷却进行了比较。结果表明，混合冷却是更有效的相比，单独的冷却机制，并可以适用于解决和未解决的边带制度。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Degenerate optomechanical parametric oscillators: cooling in the vicinity of a critical point
简并光机械参量振荡器是其中机械自由度耦合到经由外部泵浦激光器的参量下转换而非线性放大的腔模式的光学谐振器。在临界泵浦功率以下，下转换场是纯量子力学的，使得这种系统的理论描述非常具有挑战性。在这里，我们介绍一个理论的方法，是能够描述这种制度，即使在临界点本身。我们发现，下转换的字段可以引起显着的机械冷却，并确定这是一个冷却加热机制的过程负责。此外，我们表明，与天真的期望和半经典的预测，冷却是不是最佳的临界点，光子数是最大的。我们的方法打开了进一步分析混合耗散量子系统在临界点附近的可能性。
2016-02-16 physics.optics quant-ph
Dynamically induced robust phonon transport and chiral cooling in an optomechanical system
声子形式的声和热的传输可以受到无序诱导散射的限制。在电子和光学设置中，引入手性传输，其中载波传播表现出奇偶不对称性，可以消除弹性后向散射，并提供对无序的鲁棒性。然而，抑制无序诱导的散射从来没有被证明在非拓扑声子系统。在这里，我们实验证明了一个路径，实现强大的声子输运的存在下的材料无序，明确诱导手性通过奇偶选择性光机械耦合。我们发现，对称谐振腔的非对称光泵浦使得顺时针和逆时针声子的手征冷却变得非常明显，同时抑制了无序的隐藏作用。令人惊讶的是，这种被动机制还伴随着热负荷的手性减少，导致机械的光学冷却而不增加阻尼，这种效果没有光学类似物。这种技术可以潜在地改善谐振机械传感器的基本热极限，这是通过边带冷却无法实现的。
2017-06-19 physics.optics quant-ph
Intracavity-squeezed optomechanical cooling
宏观机械谐振器的量子基态冷却对基础物理和应用科学都具有重要意义。传统的激光冷却方法受到量子反作用的限制，需要通过机械边带分解才能冷却到基态。提出了利用腔内光压缩来突破量子反作用极限的设想。它对所有的耗散通道都产生量子干涉，并且在某些情况下可以完全消除腔耗散和由此产生的量子反作用的影响，并且无论边带分辨率如何都具有低得多的冷却极限。我们表明，我们的计划，使基态冷却在高度未解决的边带限制，它也超出了弱耦合制度，这提供了机会，宏观力学系统的量子操纵。
2019-10-11 physics.optics quant-ph
Competition between heating and cooling effects in an optomechanical oscillator using a squeezed field
本研究探讨压缩光对光机械振荡器冷却的影响，发现冷却与加热效应取决于压缩参数和相位，在特定相位下可实现显著降温，为优化冷却效率提供关键见解。
2025-05-27 physics.optics quant-ph
Optical bistability and cooling of a mechanical oscillator induced by radiation pressure in a hybrid optomechanical system
本文从理论上研究了超冷二能级原子系综腔的光反馈对光机械腔谐振器中平均腔内光场所表现出的非线性行为和机械振子的基态冷却效应的影响。光学双稳可以通过调节单个驱动激光器的频率和功率以及改变原子腔中的原子-腔耦合强度来控制。在良好和不良腔限制下对机械振荡器的冷却的研究表明，即使在室温下，与通用的光学机械设置相比，混合系统在冷却方面也更有效。从本质上讲，我们的工作着重于与原子腔的耦合对光机械腔中辐射压力效应的影响。
2015-03-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimal limits of cavity optomechanical cooling in the strong coupling regime
介观机械谐振器的激光冷却无论是在理论研究还是在实际应用中都具有重要意义。我们提供了一个一般的框架来描述强耦合制度的腔辅助反作用冷却。通过对冷却动力学的研究，我们发现平均声子数的时间演化是依赖于频率混合的光-机耦合强度的函数。进一步的分析结果表明，当系统本征模满足频率匹配条件时，可得到最佳冷却极限。本文还提出了用动态耗散冷却方法降低瞬态冷却极限的方法。研究结果为强耦合条件下介观机械谐振器的反作用冷却优化提供了指导。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Steady-state mechanical squeezing and ground-state cooling of a Duffing anharmonic oscillator in an optomechanical cavity assisted by a nonlinear medium
本文从理论上研究了由简并光参量放大器和端面移动镜组成的混合光机械系统，该系统被建模为刚性类Duffing非简谐量子力学振子。通过提供的系统参数的临界值对应于系统的稳态响应中的多稳态行为的出现的解析表达式，我们表明，硬化机械Duffing非谐性减少了多稳态区域的宽度，而光学参量非线性可以利用驱动系统的多稳态区域。我们还表明，适当的机械非谐强度值的稳态机械压缩和基态冷却的机械谐振子可以实现。此外，我们发现，非线性增益介质的存在可以导致改善的机械非谐性诱导的机械运动的冷却，以及机械压缩超过标准的量子极限3分贝。
2017-12-26 physics.optics quant-ph
Hybrid optomechanical cooling by atomic $Λ$ systems
我们研究了一个由腔光机械器件与超冷量子气体光耦合组成的混合量子系统。我们表明，超冷气体的色散特性可以用来显着修改的机械谐振器的光机响应。我们研究混合方案，其中机械谐振器耦合到超冷气体的运动或自旋自由度。在任何一种情况下，我们发现由于这种混合动力相互作用，光机械冷却的增强超过两个数量级。值得注意的是，基于腔光学机械设备的演示参数，我们确定制度，使基态冷却的谐振器从室温。此外，这里考虑的混合系统代表了一个强大的接口，使用超冷量子气体的状态准备，传感和量子操纵的介观机械谐振器。
2014-07-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical read out and feedback cooling of a nanostring optomechanical cavity
氮化硅纳米线谐振器的940 kHz的机械谐振的运动的光学测量证明与读出的噪声不精确度达到37 dB以下的谐振器的零点波动。通过光学探测激光器的强度调制，辐射压力反馈用于将机械模式从初始室温占据$\bar{n}_{b} = 6.5 \times 10^6$（$T_{b}=295$ K）冷却和阻尼到声子占据$\langle n \rangle = 66 \pm 10$，表示模式温度为$T_{m} \approx 3$ mK。这五十年的冷却是由系统的大单光子协同$(C_{1} = 4)$和高量子效率的光学运动探测（$η_{t} = 0.27$）。
2015-06-03 physics.optics quant-ph
Review of cavity optomechanical cooling
宏观力学系统的量子操纵在基础物理学和从高精度计量到量子信息处理的应用中都有很大的兴趣。一个关键的目标是将机械系统冷却到它的量子基态。本文重点介绍了利用腔增强光场与机械运动相互作用来降低热噪声的腔光机冷却技术。近年来在这一领域的理论和实验研究取得了显著的进展，在制备介观力学系统的运动量子基态方面取得了重大进展。本文首先介绍了腔光机冷却的量子理论，包括量子噪声方法和协方差方法，然后介绍了最新的实验进展。最后，新的冷却方法进行了讨论沿强耦合制度和冷却超出解决边带限制的方向。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Feedback Cooling and Thermometry of a Single Trapped Ion Using a Knife Edge
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文首次通过电子反馈将单个被俘离子冷却至多普勒极限以下，利用荧光成像和刀刃检测实时监测离子运动并生成反馈信号，实现温度测量与冷却。
2026-07-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Controllable optical bistability and cooling of a mechanical oscillator in a hybrid optomechanical system
本文从理论上研究了来自超冷二能级原子系综腔的光反馈对光机腔中平均腔内光场所表现出的微扰行为的影响。结果表明，光学双稳态可以通过调节驱动激光的频率和功率来控制，并且在很大程度上受到反馈腔中原子系综的影响。从本质上讲，我们的工作强调的可能性，实现一个可控的光开关取决于混合相互作用，命令比一个单一的光机械腔的阈值功率低。此外，我们研究了在这个混合系统中的机械振荡器的光机冷却方面，平均声子数的时间演化表明在未解决的边带制度的振荡器的基态冷却。
2015-08-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optomechanically induced transparency and cooling in thermally stable diamond microcavities
金刚石腔光机械器件为基于光子、声子和自旋之间的相干耦合的量子技术带来了巨大的希望。这些器件受益于金刚石的特殊物理特性，包括其低机械耗散和光吸收。然而，这些设备的纳米尺度和机械隔离可以使它们容易受到热光不稳定性时，在高腔内场强度需要实现相干光子-声子耦合操作。在这项工作中，我们克服了这些影响，通过工程设备的几何形状，使操作与大光子数在以前的热不稳定制度的红色失谐。我们证明了光机械诱导透明与合作系数> 1和正常模式冷却从300 K到60 K，并预测这些设备将使相干光机械操纵的钻石自旋系统。
2017-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Improving the optomechanical entanglement and cooling by photothermal force
研究了辐射压力和光热力耦合作用下光机系统的冷却和纠缠。为了建立光热模型，我们推导了力的变形常数的表达式。利用线性化的量子朗之万方程，我们研究这样的系统的动力学。根据我们的分析，除了辐射压力和光热力的单独作用外，它们的互相关效应在系统动力学中起着重要的作用。我们还得到了这类系统中机械谐振子的声子数的精确关系式，并在弱耦合极限下得到了它的解析表达式。在强耦合区，我们发现利用光热压力可以使基态冷却更接近。详细研究了光热作用对光机纠缠的影响。根据我们精确的数值计算和近似的解析研究，尽管光热力是一种自然的耗散力，但它可以在定量和定性上改善光机纠缠。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Gain-tunable optomechanical cooling in a laser cavity
本文研究了含有光学增益介质的腔-光机系统中腔镜的光学冷却。我们发现，在阈值以上，非相干泵浦激光的光学阻尼率是非常小的。然而，在存在外部相干驱动的情况下，相对于无源腔的光学阻尼率，光学阻尼率可以显著增强。我们表明，强度的非相干泵提供了一个管道，以调整阻尼率和最低可达到的声子数与相同的辐射压力，后者可以降低从被动腔，如果热的贡献是不可忽略的。我们还表明，该系统可以经历一个过渡，从弱光机耦合制度的强光机耦合制度作为非相干泵浦强度的变化。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical cooling in a continuous system
辐射压力引起的光学机械耦合允许精细控制的微观和介观机械振荡器。这种利用光操纵甚至阻尼机械运动的能力-一种被称为动态反作用冷却的过程-已经成为新兴的腔光力学领域内一系列新现象的基础，从耗散工程到量子态制备。随着该领域向更复杂的复杂系统和动力学方向发展，人们对连续光机械波导中行波声子冷却的前景越来越感兴趣。在这里，我们首次在连续系统中演示了光学机械冷却。通过利用模间布里渊散射产生的色散对称性破缺，我们实现了连续模式的光学机械冷却在一个扩展的2.3厘米的硅波导，降低了温度的一个带的行波声子从室温超过30 K。这项工作表明，光学机械冷却是可能的宏观线性波导系统没有一个光学腔或离散的声学模式。此外，通过一个有趣的类型的波矢分辨声子光谱，我们表明，该系统允许optomechanical控制连续访问组的声子，并产生一种新形式的非互易水库工程。除了这项研究之外，这项工作还代表了在连续光机系统中实现一系列新颖的经典和量子行波操作的第一步。
2018-05-08 physics.optics
Detecting Acoustic Blackbody Radiation with an Optomechanical Antenna
纳米机械系统通常嵌入在宏观环境中，其中热噪声的来源很难精确定位。我们设计了一个氮化硅膜光机械谐振器，使其热噪声是由一个空间上定义良好的远程宏观浴声学驱动。该浴槽充当声学黑体，通过硅衬底发射和吸收声辐射。我们的光学机械系统作为一个敏感的探测器的黑体温度和光声成像。我们证明了纳米机械模式温度是由黑体温度，而不是由本地材料的谐振器的温度。我们的工作为光力学测温和其他量子光力学实验以及量子信息中的声学通信提供了一条减轻自热效应的途径。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Optomechanical sideband cooling of a thin membrane within a cavity
我们提出了一个实验研究的动态反作用冷却的基本振动模式的薄的非透明膜放置在一个高精细光学腔。我们研究了辐射压力相互作用如何改变振动模式的力学响应，实验结果与耦合动力学的朗之万方程描述一致。实验是在解析边带机制中进行的，我们观察到冷却因子为350。我们还观察到与腔模频率相对于有效膜位置的扩展中的二次项相关的机械频移，这在其他腔光机设备中通常可以忽略不计。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent feedback in optomechanical systems in the sideband-unresolved regime
制备接近其运动量子基态的宏观机械谐振器并产生与光的纠缠，为研究基础物理和开发新一代量子应用提供了巨大的机会。在这里，我们提出了一个实验上有趣的计划，这是特别适合于系统的边带未解决的制度，基于相干反馈与线性，无源光学元件，以实现基态冷却和光子-声子纠缠产生与光机械设备。我们发现，通过引入一个额外的无源元件-无论是一个窄线宽腔或一个反射镜与延迟线-一个光学机械系统在深边带未解决的制度将表现出类似的动态边带解决。有了这种新的方法，基态冷却和光机械纠缠的实验实现是目前集成的最先进的高Q机械谐振器。
2022-10-26 physics.optics quant-ph
Optomechanical cooling and inertial sensing at low frequencies
本文提出了一种惯性传感器的设计，以实现高灵敏度和大的动态范围内的亚赫兹频率制度。通过将光学腔读出系统与单片制造的机械谐振器相结合，获得了高的加速度灵敏度。高灵敏度的外差干涉仪同时监测测试质量，具有广泛的动态范围，适用于低刚度谐振器。带宽调谐的光学反馈冷却的测试质量通过辐射压力相互作用，使用强度调制激光。分析了反馈系统的传递增益，以优化系统参数，使其达到最低冷却温度。为了实际实现惯性传感器，我们提出了一种级联冷却机制，以提高冷却效率，同时在低光功率水平下工作。整个系统布局呈现出紧凑、轻便的集成设计。
2022-09-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Dynamic dissipative cooling of a mechanical oscillator in strong-coupling optomechanics
介观机械谐振器的冷却是腔光学力学中的主要问题。在这里，在强光机耦合制度，我们建议动态控制腔耗散，这是能够显着加快冷却过程，同时强烈抑制加热噪声。此外，动态控制能够克服量子反作用，并将冷却极限降低几个数量级。动态耗散控制提供了新的见解裁剪的光-机相互作用，并提供了探索宏观量子物理的前景。
2013-03-15 physics.optics quant-ph
Ground-state cooling of dispersively coupled optomechanical system in unresolved sideband regime via dissipatively coupled oscillator
在色散耦合振荡器的光机械冷却中，仅可能在分辨边带区域中达到振荡器基态，其中腔模线宽小于被冷却的机械振荡器的谐振频率。在本文中，我们表明，色散耦合系统可以冷却到基态在未解决的边带制度使用辅助振荡器，这是耦合到相同的光学模式通过耗散相互作用。辅助振荡器的谐振频率接近目标振荡器的谐振频率;因此，辅助振荡器也处于未分辨边带状态。我们只需要一个单一的蓝色失谐激光模式来驱动腔。
2016-04-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Phonon counting thermometry of an ultracoherent membrane resonator near its motional ground state
宏观力学物体的非高斯量子态的产生是量子信息科学中许多挑战的关键，从退相干的基本测试到量子通信和传感。机械运动的单声子态的预示产生是实现这一目标的一种有吸引力的方式，因为它原则上不受物体大小的限制。在这里，我们展示了一种技术，它允许通过声子计数测量附近的基态的1.5 MHz的微机械振荡器的运动的量子态的生成和检测。我们使用超窄带光学滤波器检测来自中间膜光学机械系统的散射光子，并在运动基态（$\bar{n}=0.23\pm0.02$声子）附近进行拉曼比测温和二阶强度干涉测量。随着有效质量在纳克范围内，我们的系统本身的研究寿命长的非高斯运动状态与一些最重的对象。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design of dispersive optomechanical coupling and cooling in ultrahigh-Q/V slot-type photonic crystal cavities
描述了超高Q/V缝隙型光子晶体腔中的强光-机动力学相互作用。色散耦合是基于模隙光子晶体腔，其具有0.02（lambda/n）3模体积的空气模中的光局部化，同时保持光学腔Q高达5 × 106。机械模式被建模为具有460 MHz的基本谐振ω_m/2 π和估计为12，000的品质因数Qm。对于这种槽型光机械腔，色散耦合gom的数值计算高达940 GHz/nm（洛美202 nm）的基本光机械模式。冷却和放大的动态参数振荡，在解决和未解决的边带限制，数值研究，随着位移谱密度和冷却速率的各种操作参数。
2010-08-10 physics.optics
Single-laser feedback cooling of optomechanical resonators
基于测量的控制已经成为制备纯量子态机械谐振器的重要技术，用于量子信息处理和量子传感。传统上，这需要两个单独的通道，一个用于探测运动，另一个作用于谐振器。在这项工作中，我们分析和实验证明了单激光反馈冷却技术，其中一个激光器用于探测和控制机械运动。我们使用的分析模型和实验表明，反馈冷却是可行的，在这种模式下，只要满足一定的稳定性要求。我们的研究结果表明，除了更实验上可行的建设，单激光反馈的干涉效应，实际上可以用来增强冷却在某些参数制度。
2022-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum optomechanical control of long-lived bulk acoustic phonons
Yale University（耶鲁大学）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）
本文提出了一种新的光学机械系统，实现了对高相干声子模式的量子控制，并展示了激光冷却超 massive 机械物体的实验成果。
2024-10-23 physics.optics quant-ph
Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system
声子共振器在从引力波探测器到蜂窝电话的设置中起着重要作用。它们可作为高性能换能器、传感器和滤波器，提供低功耗、可调谐耦合到各种物理系统，并与各种频率、材料和制造工艺兼容。声子谐振器的系统通常服从互易性，这确保了任何两个谐振器之间的声子传输系数与传输方向无关。必须打破互易性以实现在谐振器之间提供声能的单向传播的装置（诸如隔离器和循环器）。这些器件对于保护有源元件、减轻噪声和操作全双工收发器至关重要。到目前为止，非互易声子器件还没有结合强大的操作所需的功能：强非互易性，原位可调谐性，紧凑的集成，和连续操作。此外，它们仅适用于相干信号（而不是波动或噪声），并且仅在行波系统（而不是谐振器）中实现。在这里，我们描述了一个腔光学机械方案，产生强大的声子谐振器之间的非互易耦合。该方案提供约30 dB的隔离，并且可以通过施加到腔体的驱动音的相位简单地进行原位调谐。此外，通过直接监测谐振器的动态，我们表明，这种非互易性可以用来控制热波动，这种控制代表了一种新的资源，用于冷却声子谐振器。
2018-07-10 physics.optics quant-ph
Observation of generalized optomechanical coupling and cooling on cavity resonance
光场与腔镜运动之间通过辐射压的光机耦合对于宏观量子物理的探索和引力波的探测具有重要意义。它已被用来冷却机械振荡器到其量子基态，并已被认为是提高GW检测器的灵敏度，例如通过光学弹簧效应。在这里，我们提出了广义的，即色散和耗散的光机耦合，与宏观（1.5毫米）^2大小的氮化硅（SiN）膜在腔增强迈克尔逊型干涉仪的实验表征。我们报告的第一次强大的光学机械冷却耗散耦合的基础上，即使在腔谐振，在良好的协议与理论。我们的结果将允许新的实验制度，在宏观量子物理和GW检测。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Observation of Optomechanical Quantum Correlations at Room Temperature
通过将激光照射通过纳米机械光束，我们测量光束的热驱动振动，并在海森堡测量扰动不确定性关系所决定的水平上用光学力扰动其运动。这种量子反作用通常难以在室温下观察到，其中由光量子强度波动驱动的运动比热运动小许多数量级。我们展示了一种互相关技术，以区分光驱动的运动从热驱动的运动，观察这种量子反作用签名到室温。虽然通常很难绝对校准光学检测，但我们使用由基本常数确定的量子相关性的尺度来衡量热运动的大小，展示了一条通往量子力学校准刻度的绝对测温的道路。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical feedback cooling of a 5 mm-long torsional mode
我们报道了一个5 mm长，550 nm直径的光学晶体的基本扭转模的三个数量级的光学冷却。微透镜的旋转耦合到被引导的激光场的偏振。我们使用弱激光探针来监测旋转，并使用反馈来调制提供扭矩的辅助驱动激光的偏振。我们的研究结果提供了一个工具的大型扭转谐振器的光机械控制，具有广泛的应用和潜在的影响，研究宏观物体的量子态。
2023-01-25 physics.ins-det physics.optics
Optomechanical cooling and self-stabilization of a waveguide coupled to a whispering-gallery-mode resonator
机械自由度的激光冷却是光力学领域最重要的成就之一。在这里，我们报告，第一次尽我们所知，有效的被动光机械冷却的运动耦合到回音壁模式（WGM）谐振器的独立波导。波导是8 mm长的玻璃纤维纳米钉，其具有在Ω/2π = 2.5 kHz处的基本弯曲谐振和1.2 10**5的Q因子。当以接近WGM谐振频率的光频发射250 μW激光时，我们观察到纳米尖峰谐振从室温冷却到1.8K。同时冷却的第一高阶机械模式也被观察到。的nanospike的整体布朗运动的强烈抑制，观察到的平均平方位移减少11.6 dB，表明强烈的光学机械稳定的nanospike和腔模式之间的线性耦合。冷却主要是由光热效应和纳米钉和WGM谐振器之间的光学力的组合引起的。结果是直接相关的WGM谐振器的许多应用，包括原子物理学，光学力学和传感。
2020-09-01 physics.optics
Optomechanical coupling between two optical cavities: cooling of a micro-mirror and parametric normal mode splitting
我们提出了一种技术，旨在冷却谐振镜机械耦合到另一个振动镜的量子力学基态。我们的方法涉及两个光学腔之间的光机械耦合。我们表明，冷却可以控制的两个可移动的反射镜之间的机械耦合强度，两个振荡镜的机械模式之间的相位差和每个腔中的光子数。我们还表明，机械和光学冷却可以通过将能量从一个腔转移到另一个腔来实现。我们还分析了简正模分裂（NMS）的发生。我们发现，两个振荡镜的杂交与两个驱动光场的波动发生，并导致分裂的机械和光学波动谱。
2011-02-06 physics.optics
Partial Optomechanical Refrigeration via Multimode Cold-Damping Feedback
本文对反馈作用下量子力学谐振腔热运动的部分致冷问题给出了一个完全解析的处理方法。与目标是隔离和冷却单个机械模式的标准腔光学力学相反，这里的目标是从大频率带宽内的许多振动模式中提取热能。我们考虑一个标准的冷阻尼技术，其中零差读出的腔输出场被馈送到一个反馈回路，提供了直接施加在机械谐振器上的冷却动作。分析和数值计算结果预测，低最终occupancy是独立的反馈所解决的模式的数量，只要冷却速率小于模间的频率分离。对于谐振器表现出几个几乎退化的模式对冷却是不太有效的，并获得了弱依赖于模式的数量。这些缩放暗示频率分辨机械谐振器的设计，其中通过同时的冷阻尼反馈可以实现有效的制冷。
2019-12-08 physics.optics quant-ph
Optical Refrigeration for an Optomechanical Amplifier
我们探讨的可行性，使用光学制冷作为一种低振动的冷却方法的相敏光机械放大器提出，以提高未来的引力波探测器的灵敏度。我们发现，适度的改进目前可用的冷却剂，光学制冷可以提高放大器增益的10倍，相对于什么是可能的辐射冷却。我们还表明，该技术不会增加显着的噪声放大器。这些结果表明，光制冷可以发挥重要的作用，在冷却光学机械设备。
2022-12-02 physics.ins-det physics.optics
Optomechanical cooling with generalized interferometers
在多程干涉仪，如Fabry-Pérot腔，表现出极大的灵敏度，不仅存在，但也对任何散射物体的运动在opticalpath. We考虑的一般情况下的干涉仪包括一个任意配置的通用“分束器”和计算的速度依赖的辐射场和施加在一个移动的散射体的光的力量。我们发现，一个简单的配置，其中的散射体相互作用的光学谐振腔，它是空间上分离的，也可以显着地提高光学机械摩擦。
2010-07-01 physics.atom-ph physics.optics
Towards Trapped-Ion Thermometry Using Cavity-Based EIT
Indian Institute of Technology Tirupati（印度理工学院蒂鲁帕蒂分校）
本文提出利用腔体EIT测量离子温度的方法，通过监测腔体探测传输建立EIT，简化测量流程，理论模型显示热离子状态影响EIT线宽，数值模拟展示EIT传输可用于推断离子温度及亚多普勒冷却态。
2026-07-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cooling mechanical resonators to quantum ground state from room temperature
介观机械谐振器的基态冷却是检验量子理论和实现量子信息的基本要求。我们分析了在中间耦合制度，其中光增强的光机耦合强度是可比的腔衰减率的腔光机冷却限制。结果表明，在这一区域，强耦合和弱耦合区域的冷却都突破了极限。在腔衰减率和耦合强度的最佳条件下，解析地导出了最低冷却极限。实质上，冷却到量子基态需要$Q_{\mathrm{m}}>2.4n_{\mathrm{th}% }$，其中$Q_{\mathrm{m}}$是机械品质因数，而$n_{\mathrm{th}}$是热声子数。值得注意的是，基态冷却是可以实现的，从室温开始，当机械$Q$ -频率产品$Q_{\mathrm{m}}{ν>1.5}\times10^{13}$，腔衰减率和耦合强度超过热退相干率。我们的研究为优化介观机械谐振器的反作用冷却提供了一个总体框架。
2014-06-28 physics.optics quant-ph
Generating quadrature squeezed light with dissipative optomechanical coupling
最近的示范冷却的宏观氮化硅膜的基础上耗散耦合耗散耦合的光机系统作为有前途的候选人压缩。我们从理论上证明了共振腔中的这种系统可以产生与色散耦合产生的压缩相当的压缩。我们还报告了色散和耗散耦合的综合效应所产生的压缩，因此该设备可以在一个政权或其他操作。我们推导出最大频率和正交角观察压缩给定的光机耦合强度。我们还讨论了温度对压缩的影响。
2016-07-18 physics.optics quant-ph
Measurement-induced macroscopic superposition states in cavity optomechanics
我们提出了一种新的建议，用于产生宏观上不同的状态的体机械振荡器的量子叠加，兼容现有的光机械设备操作在容易实现的坏腔限制。该方案基于脉冲腔光机械量子非破坏（QND）相互作用，由位移非高斯态驱动，测量引起的反馈，避免了强单光子光机械耦合的需要。此外，我们表明，单正交冷却的机械振荡器是足够的有效的状态准备，我们概述了一个三脉冲协议，包括一个序列的QND相互作用的挤压增强冷却，状态准备，和断层扫描。
2016-01-07 physics.optics quant-ph
Fluorescence enabled phonon counting in an erbium doped piezo-optomechanical microcavity
该研究提出利用稀土掺杂光机腔的荧光发射替代传统滤波，实现无滤波器单声子计数，实验达到93dB泵浦抑制，边带-泵浦比提升83dB。
2024-12-18 physics.optics
Strong angular momentum optomechanical coupling for macroscopic quantum control
光机系统为探索宏观量子态及相关的量子力学基本问题提供了独特的机会。在这里，我们提出了一个量子光学力学系统，涉及交换相互作用的自旋角动量的光和扭转振子。我们证明了该系统允许在单光子水平上对扭转振子的扭转量子态进行相干控制，这有利于扭转振子的有效冷却和压缩.此外，在薛定谔类猫态中还可以制备具有宏观尺度的扭转振子。我们的工作为在微米甚至厘米尺度上验证量子力学在宏观系统中的有效性提供了一个平台。
2021-09-29 physics.optics quant-ph
Selectable linear or quadratic coupling in an optomechanical system
近年来，在腔场中加入介电纳米或微球的光机系统的分析引起了人们极大的兴趣。我们在这里分析的情况时，腔本身的镜子之一也被允许移动。我们揭示了两个振荡器之间的相互作用产生了交叉耦合，导致，例如，球的运动的明显冷却和挤压，尽管其名义上的二次耦合。我们还讨论了一个简单的修改，将允许这种交叉耦合被删除的意愿，从而产生一个纯粹的二次耦合的领域。
2012-12-04 physics.optics quant-ph
Optomechanical Transduction and Characterization of a Silica Microsphere Pendulum via Evanescent Light
与传统的色散控制系统相比，耗散光力学在制冷方面具有一些优势。在这里，我们研究的光学响应的类石英，微球摆，倏逝耦合到光纤锥。在回音壁谐振腔中，腔模和摆的运动导致色散和耗散的光机相互作用。这种独特的机制导致实验上可观察到的，不对称的响应函数的转导光谱，这可以用耦合模理论解释。的光机转导，以及它的关系，外部耦合间隙，进行了研究，我们表明，实验行为是在很好的符合理论预测。深入了解这一机制是必要的，以探索捕获和冷却耗散光学机械系统。
2015-06-17 physics.optics
Nonlinear dynamics and millikelvin cavity-cooling of levitated nanoparticles
光学机械系统探索和利用光与物质的机械运动之间的耦合。一个非线性耦合提供了丰富的新物理，在量子和经典制度。我们调查一个动态的，而不是通常研究的静态，非线性光学机械系统，包括悬浮和冷却的纳米球的混合电-光阱。光学腔提供线性位置和二次位置（非线性）光物质耦合的读出，同时在高真空中无限期地将纳米球冷却到毫开尔文温度。我们观察到冷却的线性和非线性运动，导致$10^5$倍减少声子数$n_p$，达到最终occupancy的$n_p = 100-1000$。这项工作使悬浮物体的腔冷却到量子基态变得触手可及。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Laser Cooling of a Yb Doped Silica Fiber by 18 Kelvin From Room Temperature
在真空中用20W的1035nm光抽运掺镱石英光纤，使光纤温度降至室温以下18.4K。在空气中，用相同的20W泵观察到比环境温度低3.6K的冷却。用热成像相机和差示发光测温法测量温度。冷却效率计算为1.2 ± 0.1%。光纤的纤芯共掺杂有Al 3+，Al与Yb的比率为6：1，以允许更大的Yb浓度和增强的激光冷却。
2021-09-28 physics.optics
Tunable amplification and cooling of a diamond resonator with a microscope
控制机械谐振器的动力学是许多量子科学和计量学应用的核心。金刚石谐振器的光机械控制是有吸引力的，由于金刚石的优良的物理性质和它的主机的能力，可以相干耦合到机械运动的电子自旋。利用共聚焦显微镜，我们展示了金刚石纳米机械谐振器运动的可调谐放大和阻尼。通过波导光机械读出观察到简正模从室温冷却到80 K，以及光功率的$60\,μ\text{W}$放大成自振荡。该系统是有前途的量子自旋光学力学，因为它被预测，使光学控制的应力-自旋耦合率为$\sim$ 1 MHz（100太赫兹）的钻石氮空位中心的基态（激发）。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
