Giant optomechanical spring effect in plasmonic nano- and picocavities probed by surface-enhanced Raman scattering
本文利用等离激元纳米腔和皮腔的极端光限域增强光机械耦合，实现巨光弹簧效应，使分子键大幅软化，并驱动集体声子以控制可逆与不可逆化学过程。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonlinear optomechanical paddle nanocavities
非线性光机耦合是量子光机中许多潜在的未来实验的基础（例如，量子非破坏测量、非经典状态的制备），由于在典型的光学机械设备中的小的非线性，迄今为止这些技术难以实现。本文介绍一种强非线性光机耦合、低质量、大模间距的光机系统。该纳米级“桨状纳米腔”支持具有数百fg质量的机械共振，其以二次光机械耦合系数$g^{(2)} > 2π\times400$ MHz/nm $^2$和双声子到单光子光机械耦合速率$Δω_0 > 2π\times 16$ Hz非线性地耦合到光学模式。这种耦合依赖于强的声子-光子相互作用的结构，其光学模式谱是高度非简并的。在这些设备中的热驱动运动的非线性光学机械读出应该是可观察的T $> 50 $ mK，声子散粒噪声的测量是可以实现的。这表明，可以实现强非线性效应，而不依赖于近简并光学模式之间的耦合，从而避免了在两个模式系统中存在的寄生线性耦合。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Real-time Exciton-Manipulation of Plexcitonic Coupling in a WS2-Ag nanocavity
我们展示了实时激子操纵plexcitonic耦合单层WS2耦合到一个等离子体纳米腔浸入二氯甲烷（DCM）和乙醇的混合溶液。通过调节混合比，实现了Rabi分裂能量从178 meV（在乙醇中）到266 meV（在DCM中）的连续调谐。这主要归因于随着DCM浓度的增加，单层WS2中中性激子的比例显著增加（从59%增加到100%）。它为进一步研究层状材料中的激子耦合提供了重要的基础，同时在量子信息处理和非线性光学材料中具有潜在的应用前景。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
A superhigh-frequency optoelectromechanical system based on a slotted photonic crystal cavity
我们开发了一个全集成的光机电系统，工作在超高频波段。该系统是基于超高Q值开槽光子晶体（PhC）纳米腔形成的两个PhC膜，其中一个图案与电极和电容驱动。强的同时机电和光机械相互作用产生有效的电激发和灵敏的光学转导的体声波模式的PhC膜。这些模式被确定为高达4.20 GHz的频率，其机械Q因子范围从240到1，730。直接链接在微波和光域中的信号，这样的光机电系统将发现在微波光子学中的应用，除了那些分别利用机电和光机械相互作用。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extreme polaritonic interactions in a room-temperature deterministic sub-nanocavity quantum electrodynamic platform
针对稳定可控极端光约束实现难题，本研究构建基于范德华材料的室温确定性亚纳米腔nano-cQED平台，观测到多支拉比分裂与最高万倍增强的极化激元光致发光，为类皮腔特性研究提供新路径。
2025-11-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Complex plasmon-exciton dynamics revealed through quantum dot light emission in a nanocavity
等离子体腔可以将电磁辐射限制到深亚波长范围。这有助于在单个量子发射体的极限处观察到强耦合现象。在这里，我们报告了一组广泛的测量等离子体腔托管一个到几个半导体量子点。散射光谱显示拉比分裂，表明这些设备是接近强耦合制度。使用Hanbury Brown和Twiss干涉法，我们观察到非经典发射，使我们能够直接确定每个设备中的发射器数量。光致发光光谱中令人惊讶的特征指向多个激发态的贡献。使用扩展的Jaynes Cummings哈密顿量的基础上的模型模拟，我们发现，量子点的暗态的参与解释了实验结果。因此，量子发射体与等离子体腔的耦合暴露了复杂的弛豫路径，并且作为控制量子态的动力学的非常规手段而出现。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhanced quantum nonlinearities in a two mode optomechanical system
在腔光学力学中，纳米机械运动耦合到局部光学模式。当单个声子引起的光频移与腔线宽相当时，就达到了单光子强耦合的状态。我们考虑在这个制度，包括两个光学模式和一个机械模式的设置。对于与能级分裂接近共振的机械频率，我们发现光子-声子和光子-光子相互作用被显著增强。除了在一个新的制度色散声子检测，这提供了光机械光子测量的前景。我们研究这些QND检测过程中使用解析和数值方法。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controllable Normal mode splitting and Switching performance in hybrid optomechanical semiconductor microcavity containing single quantum dot
我们从理论上探讨了在由两个光耦合的半导体微腔组成的混合量子光机械系统中可能实现全光开关的光学双稳态及其性能。其中一个腔由外部光泵浦激光器驱动，而包含量子点的第二腔由从第一腔透射的光间接驱动。由于光机械非线性产生的振荡行为表现出典型的光开关行为，并且可以通过改变激光功率、量子点腔耦合、摇摆参数和光机械耦合来控制。从机械位移谱中可以看到机械光学模式之间能量交换的清晰特征。这些结果表明，本系统可用于敏感的光开关和光传感器的应用。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable double optomechanically induced transparency in an optomechanical system
研究了受驱动的光机械腔与带电纳米机械谐振腔之间的库仑相互作用，通过控制库仑相互作用的强度，在探测频率下的输出光场中可以观察到可调谐的双重光机械诱导透明（OMIT）.我们计算了两个透明窗口的分裂，这与库仑耦合强度在一个强大的方式对腔衰减近线性变化。我们的双OMIT与前面提到的双EIT有很大的不同，可以应用于测量库仑耦合强度。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strong-coupling effects in dissipatively coupled optomechanical systems
在本文中，我们研究腔光学机械系统中的机械振荡器的位置调制的谐振频率（色散耦合）和线宽（耗散耦合）的腔模式。利用量子噪声方法计算了光阻尼和光致频移。我们发现，耗散耦合系统具有两个参数区域提供放大和两个参数区域提供冷却。为了研究强耦合机制，我们精确求解线性化的运动方程并计算机械光谱和光谱。除了签名的正常模式分裂是类似的情况下，纯粹的色散耦合，光谱包含一个惊人的功能，我们追溯到法诺线形状的力谱。最后，我们表明，纯粹的耗散耦合可以导致光机械诱导透明，这将提供一个方便的实验方法来观察正常模式分裂。
2013-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast single-photon interference with a dipole qubit in a nanocavity
该研究提出洛伦兹核近似求解偶极-光子耦合含时薛定谔方程，揭示纳米腔中单光子干涉的超快相干动力学，还提出可通过相干脉冲调控稳态光谱及纳米腔强耦合通用判据。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Synthetic magnetism for solitons in optomechanical array
提出在一维光力学阵列中通过调制声子跃迁率产生合成磁性，实现机械耦合与合成磁性对孤子波传播、形状切换及怪波诱发的灵活控制。
2023-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Observation of Brillouin optomechanical strong coupling with an 11 GHz mechanical mode
实现与高频声子的腔-光机强耦合为量子技术的发展提供了丰富的途径，包括量子态转移、存储和转导，以及使宏观声子自由度的几个基础研究成为可能。然而，实现这种与GHz机械模式的耦合已被证明是具有挑战性的，其中一个突出的障碍是许多材料中的材料和表面诱导的光学吸收。在这里，我们规避这些挑战，并报告观察光学机械强耦合到一个高频率（11 GHz）的熔融石英回音壁微谐振器通过电致伸缩布里渊相互作用的机械模式。使用光外差检测方案，反斯托克斯光从谐振腔背散射测量和正常模式分裂和避免交叉观察记录的光谱，提供明确的签名强耦合。通过使用辅助泵浦共振，光机械耦合率达到高达$G/2π= 39 \ \text{MHz}$的值，其中耦合主导光学（$κ/2π= 3 \ \text{MHz}$）和机械（$γ_\text{m}/2π= 21 \ \text{MHz}$）振幅衰减率。我们的发现为利用光和声进行光量子控制提供了一种很有前途的新方法。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single site-controlled inverted pyramidal InGaAs QD-nanocavity operating at the onset of the strong coupling regime
针对单位置可控倒锥形InGaAs量子点-光子晶体腔因Q因子低未达强耦合区的问题，研究通过定制结构揭示声子介导的相干激子-光子相互作用起始阶段，观测到类拉比振荡并模拟验证，为片上光子量子信息处理提供基础。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable nonlinear effects in a hybrid optomechanical semiconductor microcavity containing a quantum dot and Kerr medium
从理论上研究了由两个光耦合的半导体微腔组成的混合量子光机械系统中的非线性效应，该微腔含有一个量子点和一个Kerr非线性衬底，平均腔内光场的稳态行为表明该系统可以用作全光开关。我们进一步研究了可移动分布式布拉格反射器（DBR）的机械位移的小波动的频谱，并观察到正常模式分裂（NMS）发生高克尔非线性和泵浦功率。此外，我们已经表明，系统的稳态表现出两种可能的二分纠缠通过适当的调整系统参数。纠缠结果表明，该系统具有应用于量子通信平台的潜力。我们的工作表明，克尔非线性可以有效地控制混合系统的光学特性，这可以用来设计高效的光学器件。
2018-07-30 cond-mat.mes-hall
Instabilities near ultrastrong coupling in microwave optomechanical cavity
本文在超导腔-机电器件中实现接近超强耦合的机械极化激元分裂，系统观测并建模了随泵浦参数变化的丰富不稳定动力学及混沌行为。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametrically enhancing sensor sensitivity at an exceptional point
本文提出通过参数驱动耦合光力系统，在异常点处同时利用频率分裂和耗散移动机制显著增强非厄米质量传感器灵敏度，并验证了非线性效应及在纳米颗粒检测和水处理中的应用潜力。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling and Squeezing a Microwave Cavity State with Magnons Using a Beam Splitter Interaction
本文提出两种几何结构在磁振子与二维微波腔模式间实现分束器相互作用，证明可实现超过裸谐振器阻尼速率的反作用阻尼及谐振器量子压缩。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sideband-resolved resonator electromechanics on the single-photon level based on a nonlinear Josephson inductance
光机械系统中的光-物质相互作用是超灵敏探测方案[1，2]以及声子和光子量子态[3-10]产生的基础。机电系统在微波范围内实现这种光机械相互作用。在这种情况下，电容耦合装置表现出高达280 Hz的相互作用速率[11]。互补的，早期的建议[12-15]和实验[16，17]表明，电感耦合方案是可调的，并有可能达到真空强耦合制度。在这里，我们遵循后一种方法，将部分悬浮超导量子干涉器件（SQUID）集成到微波谐振器中。机械位移转化为SQUID回路中的时变通量，从而提供电感机电耦合。我们展示了一个边带解决机电系统的可调真空耦合率高达1.62 kHz，实现sub-aN Hz-1/2力的灵敏度。此外，我们研究了大机械振幅的微波谐振器的频率分裂确认大耦合。所提出的电感耦合方案显示了高潜力的SQUID为基础的机电目标的全部财富的本质非线性光力学哈密顿量。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong and tunable couplings in flux-mediated optomechanics
本文研究了超导干涉器件（SQUID），它是由两个非对称约瑟夫森结耦合到一个嵌入在SQUID环路中的机械谐振器。我们在机械谐振器的频率远低于SQUID的腔频率的情况下，以及在它们相当的情况下，验证了这个系统。在第一种情况下，辐射压力和交叉克尔型相互作用的出现和修改的不对称性。在辐射压力为零的极值点，交叉克尔型耦合是主导项。在第二种情况下，主要的相互作用是单光子分束器，它只存在于有限的非对称性。在这种情况下的另一种相互作用是交叉克尔型，它存在于所有的不对称性，但通常比分束器的相互作用弱得多。增加磁场可以显著增强光机耦合强度，使辐射压耦合达到单光子强耦合区，甚至达到单光子耦合率超过机械频率的超强耦合区。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical control of spontaneous emission and strong coupling for a single quantum dot
我们报道了电调谐单量子点-光子晶体缺陷纳米腔的设计、制备和光学研究。与以前的研究不同，点腔光谱失谐通过改变晶格温度或通过在低温下吸附惰性气体来改变，我们证明了量子限制斯塔克效应可以简单地通过改变栅极电压来快速可逆地切换点腔耦合。我们的研究结果表明，激子跃迁从个别点可以调谐约4毫电子伏相对于纳米腔模式之前，由于载流子隧穿逃逸的发射猝灭。这个范围比高Q腔模式的典型线宽（~0.10 meV）大得多，允许我们探索和对比其中点耦合到腔或通过自发发射衰减到2D光子带隙中的制度。在弱耦合制度，我们表明，点自发发射率可以使用一个栅极电压，与Purcell因子>=7调谐。获得了关于弱耦合区点腔耦合性质的新信息，并证明了最高Q腔（Q>=12000）的零维极化激元的电控制。真空拉比分裂高达~0.13毫电子伏的观察，远大于无论是去耦激子或腔模式的线宽。这些观察结果代表了单光子水平上的电压可切换光学非线性，为可以与无源光学元件集成的基于芯片上点的纳米光子器件铺平了道路。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of strong coupling between a micromechanical resonator and an optical cavity field
实现对大质量机械谐振器的相干量子控制是当前的研究目标。纳米和微机械器件可以耦合到各种系统，例如通过静电或磁耦合耦合到单个电子，以及通过辐射压力或光学偶极力耦合到光子。到目前为止，所有这样的实验都是在弱耦合的状态下进行的，在这种状态下，机械设备与其耦合伙伴之间的可逆能量交换被单个系统与其局部环境的快速退相干所抑制。受控量子实验原则上不可能在这样的制度，而是需要强耦合。到目前为止，这只在微观量子系统之间得到了证明，例如原子和光子（在腔量子电动力学的背景下）或固态量子比特和光子。强耦合是制备诸如压缩或纠缠态的机械量子态的基本要求，并且也是在量子信息处理的背景下使用机械谐振器（例如，作为量子换能器）的基本要求。在这里，我们报告的光学机械正常模式分裂的观察，这提供了明确的证据，强耦合腔光子的机械谐振器。这为纳米和微机械设备的全量子光学控制铺平了道路。
2009-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
