Cavity optomechanics on a microfluidic resonator with water and viscous liquids
目前，光学或机械共振通常用于微流体研究。然而，光机械振荡的轻压力没有显示与液体。这是因为用水代替周围空气固有地增加了声阻抗，因此增加了相关的声辐射损失。在这里，我们之间的桥梁微流体和光学机械制造中空气泡谐振器内的液体和光激发100 MHz的振动，只有mW的光输入功率。这构成了第一次任何微流体系统是光机械致动的。我们进一步证明了液体上的微流体光学力学的可行性，通过演示振动的粘性耗散高于血液粘度的有机流体，同时通过振动频率偏移测量液体中的密度变化。我们的设备将使使用腔光学力学研究物质的非固相。
2012-10-15 physics.optics
Optomechanical coupling in a two-dimensional photonic crystal defect cavity
周期性结构的材料可以维持光学和机械模式。本文研究和实验观察了一个模体积为$\sim$ $3(λ/n)^{3}$的二维悬浮光子晶体缺陷腔的光机械特性。观察到两个家庭的机械模式：弯曲模式，与整个悬浮膜的运动，和本地化模式的频率在GHz制度对应于本地化的声子在光学缺陷腔的衍射限制的大小。我们演示了直接测量的光机真空耦合率使用频率校准技术。最高测量值超过250 kHz，表明在这种结构中的光学和机械模式的强耦合。
2010-11-29 physics.optics
Optomechanical microgear cavity
提出一种单次刻蚀的光机微齿轮腔，结合声子与光子晶体结构实现光场和机械场强限制，在氮化硅中达到4.8 GHz机械共振和近红外回音壁模式，品质因数超10^7，光弹性重叠贡献达理想配置的75%。
2024-11-06 physics.optics
Cavity optomechanics with a suspended resonant mirror
Aarhus University（奥胡斯大学）
该研究构建含悬挂氮化硅膜谐振镜的平面腔，通过分析与模拟探究色散光力学，实验发现光学弹簧幅度远超模型预测，推测源于光热效应并提出现象学模型。
2026-08-04 physics.optics
Brillouin cavity optomechanics with microfluidic devices
腔光力学允许在微谐振器中的声子和光子模式的参数耦合，并且目前在各种各样的固态系统中进行研究。超流体光学力学被认为是实现超低光学和机械损耗的一条途径。然而，还没有关于非固相物质的光学力学实验的报道。光力学实验的直接液体浸没是具有挑战性的，因为声能简单地泄漏到设备周围的高阻抗液体。相反，在这里，我们将液体限制在中空谐振器内，从而能够在2 MHz至11，000 MHz的频率范围内光学激发机械回音壁模式（例如，在99 MHz时机械Q = 4700）。即使我们将流体粘度增加到高于血液粘度，振动也会持续。我们的设备能够利用液体进行光机械研究，而光通常从毛细管的外部干燥侧耦合，并且液体通过标准微流体入口提供。
2013-02-08 physics.optics
Time-Resolved Cavity Nano-Optomechanics in the 20-100 GHz range
腔光力学的应用范围从引力波探测到介观力学系统中量子运动态的研究。支持强相互作用的机械和光学模式的谐振器的工程是这些发展的核心。然而，目前的技术和实验方法将可获得的机械频率限制在几GHz，对量子力学研究施加了严格的限制。在这里，我们展示了20-100~GHz的机械模式的光学控制限制在三维内的半导体纳米光学机械柱腔。我们使用时间分辨的瞬态光学反射率技术和访问的能量谱和动力学的机械模式在皮秒的时间尺度。一个强大的增加后，减少柱尺寸的光机耦合观察到前所未有的室温Q-频率产品以上$10^{14}$。测量还揭示了边带产生的光机响应。这样的谐振器可以自然地集成量子阱和量子点，使腔量子电动力学和高频纳米力学的新应用。
2016-10-13 physics.optics
Cavity optomechanics in a fiber cavity: the role of stimulated Brillouin scattering
我们通过数值模拟和一个简单的理论模型研究了受激布里渊散射在光纤腔中的作用，发现实验、模拟和理论之间有很好的一致性。我们还研究了一个基于光纤腔的光机系统在非线性布里渊散射的存在。使用模拟和理论，我们表明，这种混合光学机械系统增加光学机械阻尼低机械谐振频率在未解决的边带制度。此外，最佳阻尼发生在与标准光学力学形成鲜明对比的蓝色失谐。我们研究这种混合光机械系统是否能够冷却到量子基态的机械振荡器。
2022-01-13 physics.optics quant-ph
Cavity polariton optomechanics: Polariton path to fully resonant dispersive coupling in optomechanical resonators
半导体纳米结构中的共振光弹耦合为光机械谐振器中强烈增强的光-声相互作用开辟了新的前景。然而，一个潜在的问题是当接近谐振时，由耗散引起的腔Q因子的降低。在这封信中，我们表明，光-物质过程中的腔极化激元调解克服了这一限制，允许一个强烈增强的光子-声子耦合没有显着的寿命减少强耦合制度。设想在PetaHz/nm范围内的巨大光机耦合因子，比由腔镜的机械位移产生的反作用大三个数量级。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时，也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明，在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
Entangling cavity modes in a double-cavity optomechanical system
研究了强耦合条件下双腔光机系统中腔模的纠缠。该系统由两个光机械系统组成，它们之间通过单光子跳跃耦合。在光子辐射压力的作用下，腔模之间可以产生纠缠。腔模之间的并发至少是机械模之间的并发的两倍。此外，当改变耦合强度与机械模共振频率的比值时，对腔场和机械模的纠缠度的影响也不同。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Mode Frequencies and Strong Optomechanical Coupling in Two-Membrane Cavity Optomechanics
研究了含有两个振动介质膜的法布里-珀罗腔的腔模频率。我们推导出的模式共振方程，并提供近似的解析解，他们作为一个函数的膜的位置，这作为一个很好的近似时，两个膜的相对位置和质心位置远小于腔长。利用这些解析解，人们发现，当两个膜被放置得非常靠近由它们形成的内腔的谐振时，在高反射膜的极限中可以实现膜相对运动的极大的光机械耦合。我们还研究了系统的腔精细度，并验证了在大耦合的条件下，它不会受到两个膜的存在的明显影响。光机械耦合和腔衰减率之间的比率的可实现的大值，$g/κ$，使该双膜系统的最简单的有前途的平台，用于实现腔光机械在强耦合制度。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photothermal optomechanics in superfluid helium coupled to a fiber-based cavity
本文介绍了一种光学机械装置的测量，在该装置中，超流氦样品的各种声学模式耦合到基于光纤的光学腔。与最近的工作相比，近轴的腔镜限制的声学模式，我们专注于与氦周围的腔的声学模式。本文提供了一个框架，了解如何声学模式依赖于设备的几何形状。使用光机械诱导的透明度/放大技术观察到的声学模式。这些模式的光机耦合被发现是主要光热。
2016-09-23 physics.flu-dyn physics.optics
Optimized optomechanical crystal cavity with acoustic radiation shield
我们提出了一个光机械晶体纳米梁腔的设计，结合有限元模拟与数值优化，并考虑了移动介质边界和光弹效应所产生的光机械耦合。应用这种方法得到的纳米梁实验实现的固有光学Q因子为1.2x10^6，机械频率为5.1GHz，机械Q因子为6.8x10^5（T=10K），零点运动光机耦合率为g=1.1MHz。
2012-06-11 physics.optics quant-ph
Giant optomechanical coupling and dephasing protection with cavity exciton-polaritons
电子共振可以显著增强腔光学力学中的光子-声子耦合，但是通常由于吸收损耗和由不均匀加宽引起的失相而被避免。我们的实验表明，激子极化激元在半导体微腔使GHz的光力学与单粒子共振耦合达到记录值在10秒的MHz范围。此外，这种共振增强受到拉比间隙的保护，不受非均匀加宽的影响。单极化激元非线性和光机械强耦合制度成为在这个平台上访问。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Cavity Optomechanics with Ultracold Atoms
我们提出了一种基于原子芯片的量子腔光学力学的实现与冷原子局域在法布里-珀罗腔。有效的亚波长定位的原子系综允许调谐的线性和二次光机械耦合参数，变化的灵敏度的位移和应变的可压缩气体悬臂。我们观察到这样的调谐腔的光学非线性和光机械频移的影响，提供他们的第一个表征在二次耦合制度。
2010-05-21 physics.atom-ph 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
Cavity nano-optomechanics with suspended subwavelength-sized nanowires
在腔纳米光学力学领域中，中间纳米谐振器方法包括在光纤微腔的小模体积中插入亚波长尺寸的可变形谐振器，这里是纳米线。纳米线中的内部共振增强了光与纳米线的相互作用，这提供了巨大的耦合强度-足以进入腔光力学的单光子区域-在精确定位纳米线的条件下。在这里，我们暴露的理论描述相结合的分析公式的米氏散射的腔内光的纳米线和输入输出形式主义描述的动态的腔内光学本征模。我们调查的光机械相互作用的两个方面描述的位置相关的参数和耗散的光机械耦合强度，以及光机械力场所经历的纳米线。我们发现与最近的实验实现存在定量一致。我们讨论的光机械相互作用的具体现象，它获得了矢量字符，因为纳米线可以沿着两个横向方向相同的振动：光机械力场提出了一个非零的旋转，而异常的正腔位移是预期的。利用大的类克尔非线性，这项工作开辟了在量子光学领域的前景与纳米谐振器，例如宽带压缩的出射腔场接近单光子水平。
2022-12-06 physics.optics quant-ph
Phonon routing in integrated optomechanical cavity-waveguide systems
光的力学性质已被广泛用于操纵气相原子和离子，帮助创造新的物质状态并实现复杂的量子相互作用。光腔力学领域致力于将这种相互作用扩展到更大的，甚至是人类大小的机械物体。超越了典型的法布里-珀罗腔与一个可移动的镜子，在这里，我们探索一个新的范例，其中多个腔光机械元件连接在一起，形成光机械电路。利用一对通过声子波导耦合在一起的光机械腔，我们演示了一个可调延迟和滤波器的微波光信号处理。此外，我们实现了一个紧密结合的形式之间的机械耦合遥远的光机械腔，导致直接的声子交换没有耗散的波导。这些测量结果表明，声子路由为基础的信息处理的光机械晶体电路的可行性，并进一步，实现光子和声子的拓扑相位的光机械腔晶格的可能性。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with arrays of thick dielectric membranes
由结构化柔性微透镜构成的光机阵列是研究量子和多体光机现象的一个很有前途的系统。我们推广调查的光学机械性能的周期性阵列的一维散射体在光学谐振器的振动膜的情况下，其厚度不一定是小的相对于感兴趣的光波长。本文用解析和数值方法研究了阵列的光透射谱及其与线性法布里-珀罗腔场的光机耦合。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Unifying Brillouin scattering and cavity optomechanics
到目前为止，布里渊散射和腔光学力学大多是不相关的研究分支-尽管两者都涉及光子-声子耦合。这就要求发展一个包含这两个领域的更广泛的理论。在这里，我们从布里渊有源波导的动力学推导出光机械腔的动力学。这种明确的转变阐明了布里渊放大和电磁感应透明等现象之间的联系。证明了腔光力学中常见的效应都有行波伴，但反之则不然。我们揭示了在这些领域中的两个重要参数之间的密切联系：布里渊增益系数和零点光机耦合率。这使得不同的系统之间的比较超冷原子云，等离子体拉曼腔和纳米硅波导。此外，信封背面的计算表明，未观察到的效果，如光子辅助放大的旅行声子，现在可以在现有的系统。最后，我们制定电路和腔面向光学力学的真空耦合率，合作和增益系数，从而反映了在基础物理的相似性。
2016-05-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Molecular optomechanics in the anharmonic cavity-QED regime using hybrid metal-dielectric cavity modes
使用精心设计的混合金属-介质谐振器，我们研究了分子光学力学在强耦合制度（$g_{\rm }^2/ω_m {>} κ$），这体现在非谐波发射线的腔发射光谱（$κ{<}ω_m$）的边带分辨区域。这种非线性光机械强耦合制度是通过金属-介电腔系统，不仅产生深亚波长等离子体约束，而且介电类约束时间比那些从典型的本地化等离子体模式大于两个数量级。这些混合的金属-电介质腔模式使人们能够研究用于单分子拉曼散射的量子等离子体的新途径。
2019-11-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The prospect of detecting single-photon force effects in cavity optomechanics
腔光学机械系统正在接近强耦合机制，其中纳米机械谐振器的相干动力学可以在单光子水平上由光场操纵和控制。在这里，我们提出了一个干涉方案，能够检测光机械相干相互作用的单光子水平，这是实验上可行的国家的最先进的设备。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deformable two-dimensional photonic crystal slab for cavity optomechanics
我们设计了具有最佳光学和机械性能的光子晶体悬浮膜用于腔光学力学。这样的谐振器以几千的品质因数维持兆赫范围内的振动模式。由于孔的二维正方形晶格，它们在1064 nm处垂直入射时的反射率高达95%。这两个特点，加上薄膜的质量很小，为在法布里-珀罗腔中使用诸如可变形端面镜的周期性结构来研究腔的光机效应开辟了道路
2011-07-01 physics.optics quant-ph
Near-field cavity optomechanical coupling in a compound semiconductor nanowire
III-V族化合物半导体纳米线是一种用于新型混合量子界面的有吸引力的材料，该新型混合量子界面通过嵌入其独立结构中的波长可调量子结构来互连光子、电子和声子。然而，在这样的纳米机械元件中，一个挑战是如何通过其微小的机械运动来检测和操纵少量的声子。一个解决方案是通过引入“腔光学机械”框架将光学腔耦合到纳米线，但它们之间的典型尺寸差异成为实现这一目标的障碍。在这里，我们展示了近场耦合的二氧化硅微球腔和外延生长的InP/InAs独立纳米线。倏逝光机械耦合不仅能够通过平衡零差干涉法精细探测机械运动，而且能够调谐纳米线中的谐振频率、线宽、Duffing非线性和振动轴。将这种腔光学力学与外延纳米线工程相结合，为新型量子精密测量和信息处理开辟了道路。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent optical wavelength conversion via cavity-optomechanics
我们从理论上提出并实验证明了在腔-光机械系统中利用光子-声子平移实现可见光光子的相干波长转换。对于支持4GHz局域声子模式的工程化硅光机械晶体纳米腔，1.5MHz带宽中的光信号在波长1460 nm处的一个腔模式和1545 nm处的第二腔模式之间的11.2THz频率跨度上以93%的内部（2%的外部）峰值效率被相干地转换。还分析了转换过程中所涉及的热和量子限制噪声，并且在等效光子数信号水平方面，发现对应于仅6和4x 10 -3量子的内部噪声水平。
2012-06-04 physics.optics quant-ph
Cavity Optomechanics with Photonic Bound States in the Continuum
我们提出了一个通用的，自由空间腔光力学平台，由两个光子晶体膜，其中之一是自由悬挂，并设计形成一个微腔小于一个波长长。该腔的特征在于连续介质中的一系列光子束缚态，其原则上永远捕获光，并且可以有利地与倏逝波耦合一起使用，用于通过调谐光子晶体图案化和腔长度来实现各种类型的光机械耦合，诸如色散或耗散类型的线性或二次耦合。至关重要的是，该平台允许在超强单光子耦合机制中超过1的量子协同性，超过了传统的基于法布里-珀罗的腔光机器件在非分辨边带机制中的性能。这个概念新颖的平台允许探索新的制度的光机械相互作用，特别是在脉冲和单光子光机械的框架。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Cavity piezooptomechanics: piezoelectrically excited, optically transduced optomechanical resonators
我们提出了一种单片集成氮化铝（AlN）光机械谐振器，其中的机械运动由压电力驱动，位移由一个高Q值的光学腔转换。AlN光机械谐振器通过一个小的气隙从射频电极激发，以消除谐振器到电极的损耗。我们观察到电激励的机械运动在47.3 MHz，1.04 GHz，和3.12 GHz，分别对应于第一，第二，和第四径向轮廓模式的车轮谐振器。一个等效电路模型来描述所观察到的Fano谐振频谱。
2013-01-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Laser noise in cavity-optomechanical cooling and thermometry
我们回顾和研究量子和经典波动的作用，在最近的腔光学机械实验，现在已经达到了量子制度（机械声子占有率< 1），使用解决边带激光冷却。特别是，激光噪声加热的机械谐振器和光学转换的机械光谱的形式，修改量子和经典的激光噪声挤压，在各种测量条件下导出。利用这一理论，我们分析了我们最近的基态激光冷却和动态边带不对称实验与纳米光机械晶体谐振器。
2012-10-09 physics.optics quant-ph
On-Fiber Optomechanical Cavity
通过在光纤的尖端上对悬挂的金属反射镜进行图案化来制造完全在光纤上的光机械腔。实验证明了悬置反射镜的光致自激振荡。我们讨论了采用光纤光机械腔传感应用的可行性。理论分析评估建议的传感器，这是假设在自激振荡的区域中操作的灵敏度，并将结果与实验数据进行比较。此外，在自激振荡的区域中获得的灵敏度在理论上与通过施加振荡外力驱动强迫振荡时可实现的灵敏度进行比较。
2012-10-27 physics.ins-det physics.optics
Microwave generation and frequency comb in a silicon optomechanical cavity with a full phononic bandgap
腔光力学已成为利用光场控制机械运动的有力工具。当用蓝失谐激光驱动光机械腔时，机械运动被放大，最终导致声子激射。在这项工作中，我们表明，硅光机械晶体腔可以被用来作为一个光电振荡器时，驱动到声子激射条件。为此，我们使用的光机械腔设计有呼吸般的机械模式振动在$Ω_{m}/2π=$ 3.897 GHz的全声子带隙。我们的测量结果表明，一次谐波显示在100 kHz的相位噪声为-100 dBc/Hz，这是一个相当大的值为一个自由运行的振荡器。更强的蓝色失谐驱动最终导致形成光机械频率梳，其中线由机械频率间隔开。我们还测量了高阶谐波的相位噪声，并表明，与布里渊振荡器不同，噪声增加对应于经典谐波混频。最后，我们提出了实时测量的梳状波形，并表明它可以调整到最近提出的理论模型。我们的研究结果表明，硅光机械腔可能是微波光子学和光学RF处理中的相关元件，特别是在需要低重量，紧凑性和光纤互连的学科中。
2019-12-13 physics.app-ph physics.optics
Mode locking in an optomechanical cavity
实验研究了一种集成机械谐振镜和光放大器的光纤环形腔。该器件表现出多种有趣的非线性效应，包括同步和自激振荡。当光学环形腔的频率被调谐到非常接近悬挂镜的机械频率时，观察到被动产生的光脉冲。在这个机械锁模过程的阈值处的光功率被发现与光放大器的量子噪声有关。
2020-02-04 physics.optics quant-ph
Electro-optic frequency combs for rapid interrogation in cavity optomechanics
电光频率梳被用来快速询问光机械传感器，表现出的光谱分辨率大大超过可能与锁模频率梳。频率梳使用基于集成电路的直接数字合成器产生，并利用在自外差配置。与基于激光锁定或扫描的方法不同，本方法允许快速并行测量全光腔模式、大动态范围的传感器位移以及在DC和500 kHz之间的宽频率范围内的采集。除了很好地适合于腔光学机械传感器的测量之外，这种基于光学频率梳的方法可以用于在广泛的物理和化学传感器中的询问。
2022-03-31 physics.ins-det physics.optics
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
Multimode optomechanical dynamics in a cavity with avoided crossings
腔光学力学为控制光场和机械运动提供了强有力的方法。许多建议已经预测，这种控制可以在多个腔模式通过单个机械振荡器的运动彼此耦合的设备中得到相当大的扩展。在这里，我们研究这样一个多模光机械设备的动力学特性，其中腔模式之间的耦合的结果从机械诱导避免交叉腔的频谱。在避免的交叉点附近，我们发现光学弹簧显示出由腔模之间的相互作用产生的独特特征。精确地在一个避免的交叉，我们表明，特定形式的光学弹簧提供了一个经典的模拟的量子非爆破测量的腔内光子数。机械振荡器的布朗运动，在这些测量中的噪声的一个重要来源，是最小化操作的设备在低温温度（500 mK）。
2014-09-10 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
Forced and self-excited oscillations of an optomechanical cavity
我们实验研究强迫和自振荡的光机械腔之间形成的光纤布拉格光栅，作为一个静态的反射镜和之间的自由悬挂的金属机械谐振器，作为一个移动的反射镜。在小振幅机械振荡域中，我们发现光机耦合表现为机械谐振器的有效谐振频率、阻尼率和三次非线性的变化。此外，在一定的光功率阈值以上，观察到微机械镜的自振荡。实验结果和理论模型之间的比较，我们最近提出了一个很好的协议。比较还表明，占主导地位的光机耦合机制是加热的金属镜由于光吸收。
2011-04-17 cond-mat.other physics.optics
Optomechanics with Cavity Polaritons: Dissipative Coupling and Unconventional Bistability
我们研究了一个由光机械谐振腔和一个与量子阱中激子跃迁强耦合的腔模组成的混合系统。我们发现，由于腔光子和激子态的混合，出射准粒子-极化激元-具有色散和耗散性质的力学模式的耦合。我们计算了极化激元模的占据率，揭示了由于耗散耦合而偏离常规克尔非线性或色散耦合情况的极化激元行为。所描述的系统作为一个很好的候选人，为未来的极化激元器件和固态量子信息处理。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Twisting Optomechanical Cavity
机械旋转和振荡的频率比光的频率低得多，因此它们通常不会相互耦合。在这封信中，我们表明，扭转机械振荡的光学腔可以耦合到光学模式，通过引入双折射，产生非简并模式在腔中：普通和非常的光线。扭曲空腔混合它们并调节电磁能量。通过对总能量的量子化，得到了扭转光机械哈密顿量，揭示了光可以共振驱动扭转振动。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with cold atoms
几十年来，由于物体与光的相互作用而对物体产生的机械影响一直是原子物理学的中心课题。因此，人们发现，许多概念开发来描述腔光学机械系统与固态机械振荡器也平行开发有关冷原子物理学。我描述了几个这些想法从原子物理学，包括光学方法检测量子态的单个冷原子和原子系综，单原子腔量子电动力学内的运动效应，集体光学效应，如超辐射瑞利散射和腔冷却的原子系综。我提出了几个实验实现的腔光学力学中，原子系综作为机械元件。这些被分为通过将光发送到腔输入镜（“腔泵浦”）或通过将光发送到原子系综（“侧泵浦”）来驱动的系统。腔泵浦系统清楚地展示了腔光机系统的关键现象，包括腔辅助位置传感，相干反作用效应，如光学弹簧和腔冷却，以及光机双稳态;其中几种效应不仅被检测到线性，而且被检测到二次光机耦合。原子系综与机械扰动的极端隔离，以及其在原子共振频率附近的强极化性，使这些光机系统对量子辐射压力波动高度敏感。我描述了几种实验观察到这些波动的方法。最后，我考虑侧抽运腔的腔光学力学方面的实验，补充这些系统的凝聚态物理的概念，如量子相变和超固体最近的治疗。
2012-04-17 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with Anderson-localized optical modes
将光子限制在空腔中增强了光与物质之间的相互作用。在腔光学力学中，这使得从光学力学引起的透明到宏观物体冷却到其运动基态的大量现象成为可能。先前在腔光学力学中的工作所采用的器件中，普遍存在的结构无序除了扰动谐振频率和品质因数之外没有发挥任何作用。更一般地说，无序之间的相互作用，这必须由统计物理学描述，和光学机械效应迄今尚未探索。在这里，我们演示了如何在空气槽光子晶体波导的侧壁粗糙度可以诱导足够强的反向散射的槽引导光创建安德森本地化模式的品质因数高达50万和模式体积低于衍射极限。我们观察到这些无序诱导的光学模式和开槽膜的面内机械模式之间的相互作用是如何由耦合率的分布，它可以超过$g_{\text{o}}/2π\sim 200$ kHz，导致机械放大通过optomechanical反作用的自持振荡。我们的工作构成了理解光学力学在多次散射制度的第一步，并开辟了新的视角，探索复杂系统与众多相互耦合的自由度。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall 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
Dueling Dynamical Backaction in a Cryogenic Optomechanical Cavity
动态反作用已被证明是腔光学力学中的通用工具，允许使用受限的光学光子精确操纵机械谐振器的运动。在这项工作中，我们提出了测量的硅回音壁模式的光机械腔，其中反作用源于相对的辐射压力和光热力，与前者支配的光机械弹簧效应和后者管理的光机械阻尼。在足够高的光输入功率，我们表明，光热力驱动的机械谐振器进入自振荡的泵浦光束失谐到较低的频率侧的光学谐振，相反，人们会期望一个辐射压力为主的optomechanical设备。使用一个完全非线性模型，我们适合的滞后响应的光机腔提取其属性，表明这种非边带分辨设备存在的制度，光热阻尼可以用来冷却其运动的量子基态。
2019-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tunable linear and quadratic optomechanical coupling for a tilted membrane within an optical cavity: theory and experiment
我们提出了一个实验研究的光学机械系统形成的振动薄半透明膜内的高精细光学腔。我们表明，光学腔模式和振动模式的膜之间的耦合可以通过改变膜的位置和方向进行调谐。特别是，我们证明了一个大的二次色散光机械耦合对应于避免交叉弱耦合在膜表面的散射光腔模式。用腔本征模的一阶微扰处理很好地解释了实验结果。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controllable optical response by modifying the gain and loss of a mechanical resonator and cavity mode in an optomechanical system
本文从理论上研究了由无源光腔和有源机械谐振腔组成的强驱动光机系统。当光机械耦合强度变化时，观察到相变，这是类似于在$\mathcal{PT}$对称系统中观察到的那些。通过改变机械谐振器的增益和光腔模的损耗，可以控制光的传输。特别是，我们发现：（i）对于平衡的增益和损耗，可以通过控制场改变光机械耦合强度来调谐光放大和吸收;（ii）对于不平衡的增益和损耗，即使具有微小的机械增益，也可以在临界点附近观察到光机械诱导的透明和反常色散，这表现出超长的群延迟。时间延迟$τ$可以通过控制场调节光机耦合强度来优化，并且与常规光机系统（$τ\sim1$ $μ\mathrm{s}$）相比，时间延迟$τ$提高了几个数量级（$τ\sim2$ $\mathrm{ms}$）。机械增益的存在使得群延迟对环境扰动更鲁棒。我们的建议提供了一个强大的平台来控制光传输使用$\mathcal{PT}$ -仿石光机系统。
2016-09-08 physics.optics quant-ph
Tutorial: Cavity Quantum Optomechanics
在宏观系统中探索量子物理并操纵这些系统以用于各种技术应用一直是过去十年左右的热门研究课题。在这方面，腔量子光力学领域是最迅速兴起的研究领域之一。它为研究量子物理学中各种开放式的基本问题打开了许多大门，除了许多可能的应用之外。典型的腔光学机械系统由两个反射镜组成，一个固定，而另一个是可移动的。这些系统的尺寸可以是微米或纳米。入射到系统上的电磁辐射可以耦合到可移动反射镜的机械运动。这种光-机耦合是所有现象的根源，如量子纠缠，状态转移，压缩等。在这个简短的教程中，腔量子光力学的基本概念进行了讨论。我们希望本教程将激励读者，无论是理论家还是实验家，在这个非常富有成果的研究领域进行深入的研究。
2022-11-04 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
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
Intermittency in an Optomechanical Cavity Near a Subcritical Hopf Bifurcation
实验研究了超导微波传输线谐振腔中嵌入振荡机械谐振器的光机械谐振腔。机械谐振器和微波腔之间的可调谐光机械耦合是通过在机械谐振器上方放置一根镀铱的单模光纤来引入的。机械谐振器和涂层光纤之间的电容引起光机械耦合，这可以通过改变光纤-谐振器距离来控制。我们研究了辐射压力引起的自激振荡作为微波驱动参数（频率和功率）的函数。极限环和稳态行为之间的间歇性观察与蓝色失谐的驱动频率。实验结果是占一个模型，该模型考虑到达芬类非线性的微波腔。一个稳定性分析揭示了一个亚临界的Hopf分岔附近的区域，观察到的不稳定性。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cascaded optical transparency in multimode-cavity optomechanical systems
电磁感应透明在许多物理学科中具有重要的理论和实验意义，如原子物理学、量子光学和最近的腔光学力学。光延迟是电磁感应透明最显著的特征，而在腔光力学中，光延迟受边带分辨机械模的机械耗散率的限制。在这里，我们演示了一个级联的光学透明方案，通过利用参量声子-声子耦合在多模光学机械系统，其中低阻尼机械模式在未分辨边带制度耦合到一个中间，高频机械模式在光学腔的分辨边带制度。扩展的光延迟和更高的传输，以及光学进步的表现。这些结果为实现超长光延迟提供了一条途径，标志着向集成经典和量子信息存储器件迈出了重要一步。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Highly efficient coupling from an optical fiber to a nanoscale silicon optomechanical cavity
我们展示了从光纤到硅光子晶体光机械腔的高效光耦合。光纤-腔耦合采用紧凑型（L ~ 25 μ m）中间绝热耦合器。光学耦合是光刻控制的、宽带的、对光纤未对准相对不敏感的，并且原则上允许光从光纤传输到折射率大于光纤的折射率的任何光子芯片。在这里，我们展示了单侧腔耦合与总光纤腔光功率耦合效率为85%。
2013-10-30 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
Single-crystal diamond low-dissipation cavity optomechanics
单晶金刚石腔光学机械设备是混合量子系统的一个很有前途的例子：通过将机械共振耦合到光和电子自旋，它们可以使光子控制固态量子比特的新方法成为可能。然而，从高质量的金刚石芯片实现腔光学机械器件一直是一个突出的挑战。在这里，我们展示了单晶金刚石腔光学机械设备，可以使光子-声子-自旋耦合。观察到腔光机械耦合到$2\,\text{GHz}$频率（$f_\text{m}$）机械共振。在室温环境条件下，这些共振具有低耗散（机械品质因数，$Q_\text{m} > 9000$）和高频率的记录组合，其中$Q_\text{m}\cdot f_\text{m} \sim 1.9\times10^{13}$足以实现室温单声子相干。该系统在红外和可见光波长处具有高的光学品质因数（$Q_\text{o} > 10^4$）共振，几乎是边带分辨的，并且具有光机械协同性$C\sim 3$。通过辐射压力激发的机械自振荡，其31 pm的振幅被预测为提供0.6 MHz的耦合率到金刚石氮空位中心基态跃迁（6 Hz /声子），和$\sim10^5$更强的耦合率到激发态跃迁的金刚石电子自旋的设备的光机械控制的潜力被证明。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity quantum optomechanical nonlinearities and position measurement beyond the breakdown of the linearized approximation
本文提出一种非线性腔量子光力学理论框架，利用光学广义dyne检测获取机械位置信息，实现了超越线性化近似崩溃的位置测量，将推动量子计量与控制等领域发展。
2023-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
