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
Piezoelectric optomechanical approaches for efficient quantum microwave-to-optical signal transduction: the need for co-design
压电光学机械平台是实现光子在微波和光频域之间的量子转换的最有前途的途径之一。然而，实现接近1的转导效率存在重大挑战。我们讨论这些因素的背景下，正在追求的两种主要方法的高效率转导。第一种方法使用由叉指换能器激发的一维纳米束光机械晶体，其特征在于大的单光子光机械耦合强度、有限的腔内泵浦光子数以避免吸收诱导的加热以及从换能器到光机械腔的低声子注入效率。第二种方法使用（准）体声波谐振器集成到光子法布里-珀罗腔的几何形状，其特征在于低的单光子光学机械耦合强度，高腔内泵浦光子人口没有显着的加热，和高声子注入效率。回顾这两种方法的现状后，我们讨论了需要共同设计的机电和光机子系统，以实现高的换能效率，以GaAs压电光机平台为例。
2021-08-26 physics.app-ph physics.optics
Parametric Amplification of an Optomechanical Quantum Interconnect
将超导量子比特连接到光纤需要将微波光子转换为光子。现代实验演示表明，微波谐振腔和光学腔之间的强耦合通过声子模式介导的机械振荡器。该范例换能实验受在电磁谐振器上具有恒定驱动振幅的理论效率的限制。通过在微波谐振腔和光学谐振腔中加入参量驱动，我们发现通过量子换能器的转换信号被放大，同时保持较低的附加噪声水平。基于量子光学的输入-输出形式，提出了一种驱动激光器时变控制的理论框架，并解析求解了控制信号参数驱动系统时的转换效率和附加噪声。我们的研究结果表明，更好的转导效率和较低的附加噪声在不同的参数制度相关的电流转导实验。
2022-10-15 physics.optics quant-ph
Cavity opto-electromechanical system combining strong electrical actuation with ultrasensitive transduction
报道了一种腔式光机电系统，它将腔式光机电系统的超灵敏换能与纳机电系统的电驱动相结合。超灵敏的机械转换是通过光-机械耦合实现的。实现了高达0.40 $μ$ N的电梯度力，从而促进了超低耗散的强驱动。实现了扫描探针显微镜，能够表征机械模式。将电致动集成到光机械设备中是朝着量子非线性动力学的制度迈出的一步，并为机械运动的量子控制提供了新的能力。
2010-05-27 physics.optics quant-ph
Wavelength transduction from a 3D microwave cavity to telecom using piezoelectric optomechanical crystals
微波到光的转换作为电光机械系统的一个里程碑式的应用，已经引起了腔光机械界的极大兴趣。在这封信中，我们展示了一种新的换能器，结合了高频机械运动和微波腔的第一次。该系统由一个三维微波谐振腔和一个砷化镓光机械晶体组成，该晶体被放置在微波电场最大值处。这允许微波腔通过压电效应在光机械晶体中致动千兆赫频率机械呼吸模式，然后使用电信光模式读出该模式。砷化镓光机械晶体是一个很好的候选人低噪声微波到电信转换，因为它已经预先冷却到机械基态在稀释制冷机。此外，3D微波腔架构可以自然地扩展到耦合到超导量子比特并创建混合量子系统。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electro-optomechanical equivalent circuits for quantum transduction
利用光学机械学的技术，高$Q$机械振荡器可以作为频率差异很大的电磁模式之间的链接。这种方法已成功地用于经典信号的频率转换，并具有在超导电路和行进的光信号之间执行量子态转移的潜力。这种换能器通常在线性状态下操作，其中混合系统可以使用基于Heisenberg-Langevin方程的线性响应理论来描述。虽然在数学上很容易解决，但这种方法对混合系统的动力学几乎没有直观的了解，无法帮助优化换能器。作为这样的电光机械传感器的分析和设计工具，我们介绍了一个等效电路形式主义，整个传感器是由一个电路。因此，我们将光学机械系统的转换功能集成到电气工程的工具箱中，允许使用其成熟的设计技术。这种统一的阻抗描述可以应用于静态（DC）和谐波变化（AC）驱动场，适应任意线性电路，并且不限于解析边带制度。此外，通过建立等效电路的量子化输入输出形式，利用电路分析方法得到了线性换能器的散射矩阵，从而对换能器进行了完整的量子力学表征。因此，整个换能器到电气工程语言的这种映射既揭示了换能器如何执行，同时也可以通过帮助设计合适的电路来优化其性能。
2018-06-14 physics.optics quant-ph
High frequency torsional motion transduction using optomechanical coupled oscillators
使用光来测量物体的运动是操作探测力和场的机械传感器的核心。腔光学机械系统将机械谐振器嵌入光学谐振器内。这提高了光学机械测量的灵敏度，但前提是机械谐振器不破坏光学腔的特性。例如，由光学吸收材料制成的谐振器或其几何形状不具有合适的空间对称性的谐振器的腔光学机械检测是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个系统，克服了在测量纳米盘的高频扭转运动的挑战，通过将它们转换为振动的光子晶体腔。然后，腔的光机械读出使得能够以灵敏度$5.1\times 10^{-21}-1.2\times 10^{-19}\,\text{Nm}/\sqrt{\text{Hz}}$对5- 800 MHz的机械频率范围测量纳米盘的扭转共振。纳米盘可以配备磁性纳米结构或超表面，而不会影响腔体的光学特性，使该系统适用于扭矩磁力测量和结构光传感。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A two-dimensional optomechanical crystal for quantum transduction
Stanford University（斯坦福大学）；University of Campinas（坎皮纳斯大学）
本文提出二维光声学晶体结构，通过增强热锚定降低温度限制，实现机械模式的低温冷却及强耦合 regime 的进入。
2024-06-20 physics.optics quant-ph
Electro-optic transduction in silicon via GHz-frequency nanomechanics
将电子器件与光纤网络连接是远距离传输经典和量子信息的关键。压电光机械换能器通过使用GHz频率的声振动作为介体来实现这样的接口，用于经由光机械和压电相互作用的组合将微波光子转换为光学光子。然而，尽管成功的示范，有效的压电光学机械转换仍然遥不可及，由于与混合材料集成和压电材料在量子机制下操作时增加的损耗相关的挑战。在这里，我们展示了另一种方法，在该方法中，我们致动5 GHz的声子在传统的绝缘体上硅平台。在我们的实验中，微波光子共振驱动声子晶体振荡器通过静电力实现在一个电荷偏置的窄隙电容器。机械振动随后通过声子波导传递到光机械腔，在那里它们在泵浦激光场的边带中转换成光学光子。工作在室温和大气压下，我们测量了微波到光子的转换效率为$1.8 \times 10^{-7}$在3.3 MHz的带宽，并证明了有效的相位调制与半波电压为$V_π= 750 $ mV。我们的研究结果标志着一个垫脚石量子转换与集成器件由晶体硅，这保证了高效的高带宽操作，并与超导量子位的集成。此外，由于不需要压电性或其他固有的非线性，我们的方法适用于量子技术以外的各种材料。
2022-10-24 physics.optics quant-ph
Piezo-optomechanical signal transduction using Lamb wave supermodes in a suspended Gallium Arsenide photonic integrated circuits platform
压电光学机械平台是将信号从微波有效转换到光频域的最有前途的途径之一。需要开发新的器件架构，以实现构建高效量子换能器的严格要求。在这项工作中，我们利用机械超模的原则，以提高整体的微波光转换效率，通过制造兰姆波谐振器，与机械呼吸模式的肋形波导中的悬浮砷化镓（GaAs）光子集成电路（PIC）平台杂交。结合强的弹性光学相互作用，使这种架构的声子注入效率提高，在GaAs中，我们证明信号转导高达7 GHz，并增加了转导效率的$\approx$ 25 $\times$的杂交模式（$f_m\approx$ 2 GHz），使用这种方法。我们还概述了提高器件性能的路线，使量子转导在这个平台。
2022-09-28 physics.app-ph physics.optics
Optomechanical transduction of an integrated silicon cantilever probe using a microdisk resonator
微尺度悬臂梁运动的灵敏传感对于质量、力、磁共振和位移传感等领域的许多应用都是至关重要的。将悬臂梁尺寸减小到纳米尺度可以提高诸如原子力显微镜的技术的带宽和灵敏度，但是当悬臂梁与可实现的光斑尺寸相比很小时，当前的光学换能方法受到影响。在这里，我们展示了敏感的光换能在单片腔光学机械系统中，其中一个亚皮克级硅悬臂与尖锐的探针尖端从微盘光学谐振器分离的纳米级间隙。高品质因数（Q ~ 10^5）的微盘光学模式抑制了悬臂梁的MHz频率热驱动振动，位移灵敏度为~ 4.4 × 10 ^-16 m \sqrt [2]{Hz}，带宽> 1 GHz，估计1 s测量的动态范围> 10^6。光学引起的硬化由于强大的光机相互作用的观察，并说明了通过悬臂梁设计和静电驱动的探针动力学工程。
2010-09-28 physics.ins-det physics.optics
Optomechanical photon shuttling between photonic cavities
光力驱动的光子器件的机械运动提供了光场之间耦合的深刻手段。这些光学机械效应的当前焦点一直是腔光学机械系统，其中共定位的光学和机械模式强烈地相互作用，以使光子和声子之间的波混合和机械模式的反作用冷却。或者，扩展的机械模式也可以在传播的光场或多个本地化的光学模式的距离诱导强烈的非局部效应。在这里，我们展示了一种新型的多腔光机械器件：“光子跷跷板”，其中扭转光机械运动可以在两个光子晶体纳米腔之间穿梭光子。跷跷板两侧各有一个谐振腔，其谐振频率通过设备的旋转进行反对称调制。将光子泵浦到一个腔中激发光机械自振荡，其强烈地调制腔间耦合并且在每个振荡周期期间以良好调节的方式将光子穿梭到另一个空腔。
2014-09-03 physics.optics quant-ph
Entanglement of two hybrid optomechanical cavities composed of BEC atoms under Bell detection
本文首先研究了由一维玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）构成的光机械腔中各部分之间的二体纠缠。研究了在弱的光-原子耦合常数下原子碰撞对BEC行为的影响，并对BEC进行了Bogoliubov近似。其次，在上述条件下，我们提出了一个包含三方系统的纠缠交换协议方案。在我们的研究中，我们考虑的情况下，BEC，移动的镜子，和光学腔模式在高斯状态下的协方差矩阵（CM）。通过对输出光场模的Bell测量，我们证明了在不同光机械腔中，两个BEC、两个运动镜以及BEC镜模之间的远程纠缠是如何产生的。
2016-12-31 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
Cryogenic operation of MEMS-based suspended high overtone bulk acoustic wave resonators for microwave to optical signal transduction
悬浮高泛音体声波谐振器（HBAR）可以作为一个可行的光机械平台，有效地将信号从微波转换到光频域。与1D纳米束光机械晶体相比，HBAR受益于非常高的RF到声子注入效率（$η_{PIE}\approx$ 1）和低温下的低光学泵浦诱导加热。通过在这些器件周围构建小模体积光学腔，原则上可以实现与1D纳米束光机械晶体相当的光机械协同性。在这项工作中，我们证明了低温操作（$\approx$ 10 K），这样的悬挂HBAR设备，并显示经典的信号调制高达3.5 GHz和响应时间$\approx$ 524 ns（在340 MHz的基本模式）。虽然转导效率目前受到这项工作中使用的材料和设备制造工艺的限制，但我们表明，通过合理的修改，使用这种方法可以实现有效的量子转导。
2021-09-24 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear optomechanics in the stationary regime
我们已经观察到的非线性转导的热机械运动的纳米机械谐振器检测时，通过边带未解决的光机械腔的激光传输。非线性检测机制是相当感兴趣的特殊情况下，允许量子非爆破测量的机械谐振器的能量。我们调查的光学机械检测装置中的非线性的起源，并推导出一个理论框架的非线性信号转导，和光学弹簧效应，从两个非线性光学传递函数和二阶光学机械耦合。通过测量的线性和非线性信号转导的依赖性-以及机械频移-从光学共振激光失谐，我们提供的线性和二次光机械耦合的贡献估计。
2014-02-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All optical chaos synchronization between nonidentical optomechanical cavities
针对光学连接的非全同光机械腔混沌同步研究空白，本文理论探究主从结构下单向耦合光机械腔的全光完全同步，证实参数异质性可实现稳定的完全同步。
2025-11-18 physics.optics
Optimization of diamond optomechanical crystal cavities
由于高质量单晶金刚石的生长和加工技术的最新发展，金刚石光学机械晶体腔的大规模生产变得可行，使得光学机械装置能够在更高的机械频率下操作并耦合到基于金刚石色心的两级系统。在本文中，我们描述了一种设计优化方法，以生产金刚石光机械晶体（OMC）腔在高合作制度（接近1）在室温下。
2022-07-03 physics.optics
Effects of phase-gradient on the nonadiabatic dynamics and photon-phonon conversion in one-dimensional array of optomechanical cavities
该研究理论探讨了驱动激光相位梯度对一维光机械腔阵列中光子-声子耦合及非绝热动力学的调控机制，揭示了相位诱导带隙改变和模式权重控制的作用，并分析了相位对有限尺寸阵列中相干转换的影响。
2025-05-01 physics.optics quant-ph
Design of a release-free piezo-optomechanical quantum transducer
针对悬浮式压电光机械换能器热锚定差及噪声-效率权衡问题，提出一种基于蓝宝石上硅的无释放型换能器设计，利用高波矢机械模式提升热锚定与相干性，并适用于低功率声光系统。
2024-08-27 physics.optics quant-ph
Frequency comb generation in active optomechanical cavities
Sri Guru Tegh Bahadur Khalsa College, University of Delhi（德里大学斯里古鲁泰格·巴哈杜尔·卡尔萨学院）；Birla Institute of Technology and Science Pilani, Dubai Campus（比拉理工学院迪拜校区）
本文数值研究电泵浦VCSEL与悬浮镜双机械模式耦合的主动光机械腔中频率梳的产生，发现机械品质因数控制梳线强度、共振频率决定频谱分布、初始振幅影响阈值电流，同时激发双模式可产生更丰富的分量。
2026-10-01 physics.optics quant-ph
Bidirectional microwave-optical transduction based on integration of high-overtone bulk acoustic resonators and photonic circuits
提出一种将压电致动器单片集成于氮化硅光子电路的三谐振双向微波-光学转换器，在室温下实现宽带高效转换并支持纯光输入生成微波脉冲。
2023-12-13 physics.optics quant-ph
Controllable double optical bistability via photon and phonon interaction in a hybrid optomechanical system
本文从理论上研究了两个机械振子与两个腔体相互独立耦合以及腔体间直接隧道耦合的多模光机系统中的光学双稳现象。证明了通过调节驱动左腔的泵浦光强度，可以调节右腔平均腔内光子数的偏振态。在红边带区，平均腔内光子数相对大于蓝边带区。当控制场功率增大到某一临界值时，可以观察到右腔中腔内光子的双光学双稳态和机械谐振腔的两个稳态位置。此外，通过调节两腔之间的耦合系数以及腔模与机械模之间的耦合率，可以调节观察到双稳态和双稳态的临界值。
2021-05-12 physics.optics quant-ph
Mitigating nonlinear transduction noise in high-cooperativity cavity optomechanics
Danish Fundamental Metrology（丹麦基础计量）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过非线性变换消除高协同性腔光力学系统中所有阶次的热互调噪声，显著提高机械信号与噪声比。
2026-01-15 physics.optics quant-ph
Semiconductor-on-diamond cavities for spin optomechanics
针对金刚石悬浮器件加工难和易发热问题，提出无需底部掏空的半导体-金刚石平台，设计出兼具高耦合与低耗散的光力学晶体腔，实现了与金刚石自旋量子比特的光力学耦合，为量子信息处理器件提供了新途径。
2023-02-09 physics.optics quant-ph
Optimal unidirectional amplification induced by optical gain in optomechanical systems
提出了一种实现单向放大的光非互易传输的三模光机系统，该系统由两个耦合腔和一个只与其中一个腔相互作用的机械谐振器组成。另外，光学增益被引入到光机械腔中。研究发现，对于强的光输入，光透射系数可以在特定方向上被极大地放大，而在相反方向上被抑制。解析地给出了最佳透射系数和相应隔振比的表达式。我们的研究结果铺平了道路，设计高品质的非互易装置的基础上光机系统。
2020-08-04 physics.optics quant-ph
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrically interfaced Brillouin-active waveguide for multi-domain transduction
本文提出集成压电换能器的布里渊有源光力学波导，利用连续光学模式实现宽带、双向光-微波转换，并演示多通道微波光子滤波。
2023-07-15 physics.app-ph physics.optics
Clamped and sideband-resolved silicon optomechanical crystals
针对传统悬浮光力学晶体热耗散差、既有夹持式OMC相互作用弱的问题，提出利用连续谱外高波矢力学模式的新型夹持硅基OMC，首次实现边带分辨区量子级光力学相互作用，耦合率达0.5MHz、协同性提升7倍，可工作于超导量子比特常用频段，为多领域应用开辟新路径。
2023-03-31 physics.optics quant-ph
Spatial localization and pattern formation in discrete optomechanical cavities and arrays
本文从理论上研究了含有离散机械谐振器阵列的光机系统中非线性耗散结构的产生。我们考虑了两种混合模型，其中光学系统是连续多模场，因为它会发生在包含微镜阵列的OM腔中，并且还考虑了完全离散的模型，其中每个机械谐振器与单个光学模式相互作用，与Ludwig & Marquardt [Phys.Rev.Lett. 101，073603（2013）]。此外，我们研究了这两种类型的模型和连续OM模型之间的联系。虽然所有三种类型的模型自然合并在大量密集分布的机械谐振器的限制，我们表明，空间定位和连续OM模型中发现的斑图形成仍然可以观察到少量的机械元件，即使在有限尺寸效应的存在下，我们讨论。这为该主题的实验方法开辟了新的场所。
2020-04-23 physics.optics quant-ph
Phonon Quantum Nondemolition Measurements in Nonlinearly Coupled Optomechanical Cavities
在腔光学力学领域，声子数的量子非破坏（QND）测量的建议提供了一个有前途的途径，人们可以通过它来研究纳米机械谐振器的量子性质。在这里，我们调查这些QND测量的光学机械系统，其中二次耦合出现由于共享的对称性之间的一个单一的光学谐振和机械模式。我们建立了一个宽松的限制量的线性耦合，可以存在于这种类型的系统，同时仍然允许一个QND测量Fock状态。这种新的条件使光学机械QND测量，可用于探测介观力学Fock态的退相干，为量子坍塌理论提供了实验测试平台。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanocrystalline silicon optomechanical cavities
绝缘体上硅光子学为集成光机械电路的最新发展提供了一个通用平台。然而，存在一些限制，例如晶片的高成本和对单个物理器件级的限制。在目前的工作中，我们研究纳米晶硅作为一种替代材料的光学机械设备。特别是，我们表明，光机械晶体腔制造的纳米晶硅具有光学和机械性能，使非线性动力学行为和效果，如热光/自由载流子色散自脉冲，声子激射和混沌，所有在低输入激光功率和典型的频率高达0.3 GHz。
2018-01-29 physics.optics
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
Optomechanical crystal with bound states in the continuum
芯片级微纳光机系统依靠无形的辐射压力，在传感、信号转导和利用机械谐振器探索量子物理方面显示出其独特的优势。光机械晶体作为一种领先的器件平台，能够同时成型具有强光机械耦合的光学光子和微波声子的能带结构。在这里，我们展示了一个新品种的光机械晶体在二维基板上的板结构，在8 GHz的连续（BIC）的机械束缚态授权。我们发现，与低维光机械晶体相当，光机械耦合高达$g/2π\approx 2.5$ MHz的每单位细胞，由晶体诱导的BIC出现。我们的工作为探索悬浮微腔之外的光子-声子相互作用铺平了道路，这可能会导致从声子传感到量子转导的光力学新应用。
2022-04-29 physics.app-ph physics.optics
Synchronization of optomechanical cavities by mechanical interaction
耦合振子的同步是自然界中普遍存在的现象。机械振荡器是这类系统的典范，但在纳米尺度上实现它们是具有挑战性的。我们报告的机械动力学的一对optomechanical晶体腔，相互耦合的机械链接和支持独立的光学模式的同步。在这个制度中，他们振荡的反相，这是在我们的数值模型，考虑反应耦合的预测。最后，我们展示了如何暂时禁用同步的耦合系统，通过驱动一个腔与加热激光器，使两个腔独立振荡。我们的结果可以升级到两个以上的腔，因此是实现同步光机械振荡器集成网络的第一步。这样的网络承诺无与伦比的性能为时间保持和传感的目的，并揭示了一个新的路由神经形态计算应用。
2018-10-14 physics.optics
Broadband Tuning of Optomechanical Cavities
我们展示了宽带调谐的光机械微腔光学谐振探索大的光机械耦合的双轮微腔和其独特的低机械刚度。使用泵浦激光器，只有13毫瓦，在电信波长，我们显示氮化硅微腔谐振超过32 nm的调谐。这对应于仅400 $μ$ W/nm的调谐功率效率。通过选择相对低的光学Q谐振（$\approx$ 18，000），我们防止腔达到再生光机械振荡的状态。由光学梯度力引起的静态机械位移估计高达60 nm。
2011-01-27 physics.optics
Dissipative structures in optomechanical cavities
由于对多模光机械器件的特性越来越感兴趣，本文研究了一个大面积光腔的驱动模与可变形机械元件耦合的系统。两种不同的模型自然出现在这样的情况下，我们预测的周期性图案，局域结构（腔孤子），和畴壁，以及其他复杂的非线性现象的形成。此外，我们提出了一个现实的设计内腔膜的基础上，我们的模型可以进行实验研究。除了它的相关领域的非线性光学，这里提出的结果是一个必要的一步，了解量子特性的光机系统在多模制度的光学和机械自由度。
2015-06-21 nlin.PS physics.optics quant-ph
Parametric Optomechanical Oscillations in Two-Dimensional Slot-Type High-Q Photonic Crystal Cavities
我们实验证明了一种基于空气缝光子晶体腔的光机械腔，其光学品质因数Qo=4.2 \times 10 ^4，小模体积为0.05立方波长。光学模式与频率高达数百MHz的面内机械模式耦合。基本机械模式示出了65 MHz的频率和376的机械品质因数。实验测得的光机械耦合率gom/2 pi为154 GHz/nm，对应于真空光机械耦合率g*/2 pi为707 kHz。当输入功率低于mW时，腔体呈现出强烈的参量振荡。测量了光子晶体光机械振荡器的相位噪声。
2012-05-05 physics.optics
Release-free electro-optomechanical crystal modulator
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出一种结合硅中强光机械相互作用和铌酸锂高效压电效应的无释放电光机械转换器，实现了量子级别的电光机械耦合，为实用的微波-光接口提供了新途径。
2026-05-19 physics.optics quant-ph
Ultrahigh-Q optomechanical crystals cavities fabricated on a CMOS foundry
光子晶体使用周期性结构来创建光波传播的禁频区，这允许在小尺寸器件中创建和集成复杂的光学功能。这种策略也已成功地应用于限制机械波，并探讨他们与光的相互作用，在所谓的光机械腔。由于其具有挑战性的设计，这些腔体传统上是使用专用的高分辨率电子束光刻工具制造的，这些工具本身就很慢，限制了这种解决方案的小规模应用或研究。在这里，我们将展示如何克服这个问题，通过使用深紫外光刻工艺制造光机械晶体上的商业CMOS代工厂。我们表明，一个精心设计的光子晶体可以承受的光刻工艺的限制，生产腔与测量的固有光学品质因数高达$Q_{i}=(1.21\pm0.02)\times10^{6}$。还使用声子晶体来创建光机械晶体，以将声波紧密地限制在光学腔内，这导致$g_{0}=2π\times(91\pm4)$ kHz的测量真空光机械耦合速率。有效的边带冷却和放大也证明了，因为这些腔在解决边带制度。在设计和制造过程中的进一步改进表明，基于商业铸造的光机械腔可以用于量子基态冷却。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering multiple GHz mechanical modes in optomechanical crystal cavities
光机械晶体腔（OMCC）是一种基础的纳米结构，具有广泛的现象和应用。通常，这种OMCC中的光机械相互作用仅限于单个光学模式和唯一的机械模式。从这个意义上说，消除单模约束-例如，通过添加更多的机械模式-应该能够实现更复杂的物理现象，从而产生多模光机相互作用的背景。然而，一个通用的方法，以控制的方式产生多个机械模式与大的耦合率在OMCCs仍然缺乏。在这项工作中，我们提出了一种路线，以限制多个GHz的机械模式耦合到相同的光场与类似的光机械耦合率-高达600 kHz -由OMCC工程。实质上，我们增加了腔中心和镜区之间绝热过渡的单元格（由两侧带有波纹的圆孔穿孔的硅纳米块组成）的数量。值得注意的是，我们的腔中的机械模式位于完整的声子带隙内，这是在低温下实现超高机械Q因子的关键要求。全声子带隙中的多模特性以及使用标准硅纳米技术实现的容易性使得我们的OMCC在经典和量子领域的应用中具有很高的吸引力。
2022-08-01 physics.optics
A chip-scale oscillation-mode optomechanical inertial sensor near the thermodynamical limits
高精度惯性传感和重力传感是导航、石油勘探和地震预报的关键。与使用压电或电子电容读出技术的现有加速度计相比，光学读出提供窄线宽高灵敏度激光检测以及接近物理极限的低噪声谐振光机械转换。本文介绍了一种光机械惯性传感器，在100 Hz采集速率下，速度随机游走（VRW）为8.2 μ g/Hz^1/2，偏置不稳定度为50.9 μ g，适用于消费级和工业级应用，惯性导航、倾斜感测、平台稳定和/或可穿戴设备运动检测。驱动到光机械持续振荡，槽光子晶体腔提供具有增强的625 μ g/Hz灵敏度的光驱动转换的射频读出。测量光机械加强的振荡偏移而不是光传输偏移，由于强的光机械转换，提供了比预振荡模式检测高220倍的VRW增强。在理论的支持下，该惯性传感器在固态室温读出架构中，在小积分时间内以高于物理极限2.56倍的速度工作，动态范围为43 dB。
2020-02-17 eess.SP physics.app-ph physics.ins-det
Optomechanical ring resonator for efficient microwave-optical frequency conversion
本文提出含光机械环形谐振器的 GaP/ZnO 混合 OMIC，利用红外光子与 GHz 声子共谐振增强微波-光转换，并实现低泵浦功率下的实测效率。
2023-11-16 physics.optics quant-ph
Nonlinear cavity optomechanics with nanomechanical thermal fluctuations
光腔光机系统中光与运动之间固有的非线性相互作用，除了高驱动的情况下，在所有的线性化描述进行了实验研究。在这里，我们展示了一个纳米级的光学机械系统，其中光和运动之间的相互作用是如此之大（单光子合作$C_0 \approx 10^3$），热运动引起的光学频率波动大于固有的光学线宽。因此，该系统在完全非线性状态下运行，这明显影响光学响应、位移测量和辐射压力反作用。实验表明，在很宽的温度范围内，表观光学线宽主要由热机械引起的频率起伏决定。这种非线性导致传统的热位移测量的光腔光机描述失效。此外，我们探讨了如何辐射压力反作用在这个制度影响的机械波动谱。这种强非线性可以作为控制谐振腔运动状态的一种手段。我们证明了使用高度非线性转导进行二次测量的位置，同时抑制线性转导。
2016-12-23 physics.optics quant-ph
Design of Optomechanical Cavities and Waveguides on a Simultaneous Bandgap Phononic-Photonic Crystal Slab
在本文中，我们研究和设计准二维光机械晶体，波导，和谐振腔形成的图案板。二维周期性允许在频率中的面内伪带隙，其中禁止局部化到板的共振光学和机械激发。通过定制的晶胞几何形状，我们表明，它是可能的，有一个平板晶体同时光学和机械的伪带隙，光学波导不妥协。然后，我们使用这些晶体设计光机械腔中发生强烈的相互作用，共定位的光子-声子共振。示出了通过扰动硅光机械晶体板中的光波和声波的“线性缺陷”波导而形成的谐振腔结构，以支持波长为1.5微米的光谐振和频率为9.5GHz的机械谐振。由于波导结构的同时伪带隙，这些谐振被模拟为具有大于10^7的光学和机械辐射限制的Q因子。还研究了由于辐射压力引起的该腔中的光共振和声共振的光机械耦合，量子转换率对应于通过单个腔声子的单个腔光子的散射率，计算为292 kHz。
2010-11-21 physics.optics
Dispersive coupling and optimization of femtogram L3-nanobeam optomechanical cavities
设计了一个用于光机研究的飞秒级L3纳米束光子晶体腔。通过在硅光子晶体板中放置三个空气槽来创建两个对称的纳米梁，其中去除三个孔。光学品质因数（Q）优化到52，000。纳米梁的机械频率高于600 MHz，这是由于它们的飞秒有效模态质量。光学和机械模式以超过200 kHz的真空光机械耦合率g 0/2 pi色散耦合。对于具有理想对称梁的结构，差分梁模式的锚固损失限制机械Q值估计大于10，000。空气缝的宽度和位置的变化的影响进行了研究。该器件可用作质量、力和位移的超灵敏传感器。
2012-06-03 physics.optics
Wavelength-sized GaAs optomechanical resonators with GHz frequency
我们报告波长大小的GaAs光机械盘谐振器显示超强的光机械相互作用。我们观察到的光盘机械呼吸模式与1.4 GHz的频率和有效质量的~ 2 pg的光学转导。测量的真空光机耦合率达到0.8 MHz，与相关的差分光机耦合因子为485 GHz/nm。在室温和常压下，圆盘布朗运动的光学分辨灵敏度为10-17 m/{ \sqrt }Hz。
2011-01-24 physics.optics
Phonon and Photon Lasing Dynamics in Optomechanical Cavities
激光与其他光源的不同之处在于它们是相干的，它们的相干性使它们对基础研究和实际应用都不可或缺。在光机械腔中，声子和光子激射是由光子和声子强烈相互作用并相互相干激发的能力促进的。声子和光子的激光线宽对于实际应用是至关重要的。然而，到目前为止，这些线宽还没有在腔光学机械系统中详细研究。本研究探讨了光机械腔中激光的基本动力学，并在实验上演示了硅光机械晶体腔中窄线宽的光子和声子同时激光。我们发现，线宽可以占两个不同的物理机制在两个政权，即正常政权和反向政权，其中的固有光学衰减率是大于或小于固有的机械衰减率。在正常的制度，一个超窄的光谱线宽为5.4 kHz的声子激射在6.22 GHz的可以实现的泵浦光的线宽无关，而这些结果是违反直觉的光子激射在反向制度是无法实现的。这些结果为利用硅光子器件中光子和声子的相干性并重塑其光谱铺平了道路，可能会在传感，计量，光谱学和信号处理以及需要提供超高相干性的应用中开辟新技术。
2019-07-15 physics.optics
Generalized nonreciprocity in an optomechanical circuit via synthetic magnetism and reservoir engineering
合成磁性已被用于控制电荷中性激发的应用范围从经典的光束转向量子模拟。在光力学中，辐射压力诱导的光学（光子）和机械（声子）激发之间的参数耦合可以用来打破时间反演对称性，为合成磁性提供先决条件。在这里，我们设计和制作了一个硅光机械电路与两个光机械腔之间的光学和机械连接。用相位相关的激光驱动两个腔导致合成的磁通量，其与机械浴的耗散耦合相结合，导致具有35 dB隔离的光子的非互易传输。此外，使用蓝色失谐光的光泵浦表现为光子和声子之间的粒子非守恒相互作用，导致在隔离器直通方向上的12dB的定向光放大。这些结果表明，利用光机械电路，以创建一个更一般的类的非互易光学器件的可行性，并进一步，使新的拓扑相位的光和声音的微芯片上。
2016-08-11 physics.optics quant-ph
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
Dual-mode phonon dynamics and lasing in optomechanical cavities
本文利用完整非线性分岔理论对光机械腔中双模声子激射动力学进行分类与预测，揭示单模、双模激射、模式同步及准周期时间晶体等多种区域，并阐明其与超临界和亚临界分岔及迟滞行为的关系，为光机械频率梳研究开辟新路径。
2025-05-06 nlin.PS physics.optics
GHz optomechanical resonators with high mechanical Q factor in air
我们展示了轮形硅光机械谐振器在环境空气中的谐振操作。光学回音壁模式的高精细度（加载的光学Q因子高于500，000）允许在空气中以约4，000的高机械Q因子对频率高达1.35 GHz的轮谐振器的机械径向轮廓模式进行有效的转换。
2011-09-22 physics.optics
Tuning and Stabilization of Optomechanical Crystal Cavities Through NEMS Integration
纳米束光机械晶体，其中本地GHz频率的机械模式耦合到波长尺度的光学模式，正在采用在各种不同的材料平台的实验。在这里，我们展示了静电调谐和稳定的这样的设备，通过集成的Si $_3$ N $_4$槽模式光机械晶体腔与纳米机电系统（NEMS）的元素，它控制的位移内的光学近场的光机械腔的一个额外的“调谐”光束。在DC操作下，观察到在几个光学线宽上的光学腔波长的调谐，而光学品质因数（$Q\approx10^5$）几乎没有退化。测量调谐机构的AC响应，揭示在10 MHz至20 MHz范围内的致动器谐振频率，与模拟的预测一致。的光学模式谐振频率的闭环控制进行了演示，并提出了替代致动器的几何形状。
2018-06-25 physics.app-ph physics.optics
Dispersive optomechanics of supercavity modes in high-index disks
在这项工作中，我们研究了在电信波长的连续介质中的光学准束缚态和高折射率波长大小的圆盘中的GHz机械模式之间的色散耦合。我们表明，这样的腔可以显示与光机械晶体腔（$g_{0}/2π\backsimeq$ 800 kHz）的光机械耦合率的值。有趣的是，光学谐振与机械模式在远高于10 GHz的频率的光机耦合似乎是可以实现的。我们还表明，在基板上的机械泄漏，可以大大减少通过放置在薄的二氧化硅基座的磁盘。我们的研究结果提出了一种新的路线，超紧凑的光机械腔，可以潜在地安排在大规模的阵列，形成光机械元表面。
2020-09-17 physics.optics
