Opto-mechanical probes of resonances in amplifying microresonators
我们调查是否允许检测谐振频率的光压力上施加的力和扭矩的不规则形状的介电谐振器，提供信息的补充，通过机械手段的散射截面。扭矩信号中的峰谷比可以比散射截面中的峰谷比大许多倍，并且还取决于谐振波图案的结构。准束缚态的远场发射模式可以通过有限放大率下机械探针的角度依赖性来测试。我们与力和扭矩的散射矩阵和环形介质谐振器的数值结果。
2004-07-20 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Mechanical bound states in the continuum for macroscopic optomechanics
连续束缚态是一种不同于腔基共振的长寿命共振态，在光子晶体和声表面波等经典系统中得到了广泛的研究。在这里，我们揭示了在基板上的光机械晶体的结构中的受保护的机械BIC。利用群论方法，以$C_{4v}$和$C_{6v}$对称性为例，确定了光机械晶体中所有位于$Γ$点的机械BIC，并分析了它们与共定域光学BIC的耦合以及由于动边界和光弹效应引起的导共振.我们验证了理论分析与数值模拟特定的光学机械晶体，支持大量的光学机械之间的相互作用的机械BIC和光学谐振。由于高$Q$、大尺寸机械BIC和衬底使能的热耗散的独特特征，这种衬底上板光机械晶体的架构可能有助于探索宏观量子力学物理和实现新的应用，例如高通量传感和自由空间光束转向。
2019-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mechanical Spectroscopy of Parametric Amplification in a High-Q Membrane Microresonator
我们开发了一种基于化学计量SiN膜的光机电系统，在该系统中，机械谐振器的特性可以通过压电驱动来动态控制。在相敏简并参量放大器的机械响应谱中观察到模式分裂。此外，在此过程中，由于相干放大，膜振荡器的品质因数Q显著提高了两个数量级以上，在室温下达到约3* 10 ^8的Q因子和约8* 10 ^14的f*Q积。还实现了接近-3dB极限的热机械噪声压缩。该系统集成了电学、光学和机械的自由度，而不影响SiN膜的特殊材料特性，可以成为研究腔光电力学的有用平台。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Controlling Multimode Optomechanical Interactions via Interference
我们演示了多模系统中的光机干涉，其中一个光学模式耦合到两个机械模式。发展了一种相位相关的激励耦合方法，该方法可以观察到相长和相消的光机干涉。该相消干涉防止机械系统与光学模式的耦合，从而抑制光致机械阻尼。这些研究确立了光机干涉作为控制光和机械振荡器之间相互作用的重要工具。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasinormal mode theory of elastic Purcell factors and Fano resonances of optomechanical beams
我们介绍了一个准正规模理论的机械光机械谐振器的开放腔模式，并证明了使用广义（复杂）的有效模式体积和相位的准正规模的重要性。我们首先概括和固定的正常模式理论的弹性Purcell因子，然后显示一个引人注目的例子耦合quasinormal模式产生一个明显的Fano共振。我们的理论是例证和确认的全三维计算光机械梁，但一般的调查结果适用于广泛的机械腔模式。这种准正规的机械模式的形式主义，当也耦合到一个准正规理论的光学腔，提供了一个统一的框架，用于描述广泛的光学机械结构中的耗散是一个固有的谐振器模式的一部分。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent coupling between radio frequency, optical, and acoustic waves in piezo-optomechanical circuits
纳米光学机械系统中光学和机械模式的相互作用已经被广泛研究，应用范围从传感到量子信息科学。在这里，我们开发了一个平台，腔光机械电路中，本地化和相互作用的1550 nm的光子和2.4 GHz的声子与光子和声子波导相结合。在GaAs中工作有利于通过压电效应用射频场或通过强光弹效应光学地操纵局部机械模式。我们用它来证明一种新的声波干涉效应，类似于原子系统中的相干布居捕获，其中由电驱动引起的相干机械运动可以完全被光驱动运动抵消。通过光子或声子通道以同等设施操纵腔光机械系统的能力使得能够实现用于光、电和机械域之间的信号转导的新器件和系统架构。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
A fiber-type optomechanical array using high-Q microbottle resonators
本文提出一种由五十个高Q值二氧化硅微泡谐振器构成的光纤型光机阵列，通过锥形光纤倏逝耦合实现任意位置的高灵敏度读出与驱动，并支持线性及参数驱动下的声子传播，具有可扩展、可调谐、无光刻等优势，适用于光纤传感。
2023-10-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optomechanical Metamaterials: Dirac polaritons, Gauge fields, and Instabilities
独立的光子晶体可以用来捕获光和机械振动。这些“光机械晶体”结构已经在实验上证明了光子模式和声子模式之间的强耦合，共同定位在单个缺陷位置。未来的设备可能会以这种缺陷的规则超晶格为特征，将它们变成“光机械阵列”。在这封信中，我们预测，定制的光机能带结构的这种阵列可以用来实现狄拉克物理的光子和声子，通过机械振动创建一个光子规范场，并观察到一种新的光机不稳定性。
2013-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mechanical PT symmetry in coupled optomechanical systems
我们提出在两个耦合的光机系统中实现机械宇称时间PT对称。为了给一个机械谐振器提供增益并给另一个提供相同量的阻尼，这两个光学腔应该分别由蓝色和红色失谐的激光场驱动。在精确地消除腔模的自由度后，我们导出了描述两个耦合机械谐振器的PT对称性的公式。机械PT对称相变的机械谐振器的动力学行为证明。此外，我们还研究了系统处于量子态时，量子噪声对机械谐振子动力学行为的影响。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical nonreciprocity and optomechanical circulator in three-mode optomechanical systems
我们证明了在一个三模光机系统，其中一个机械模式是光机耦合到两个线性耦合的光学模式同时光学非互易响应的可能性。两个光机耦合率之间的相位差打破了三模光机系统的时间反演对称性，从而导致了系统的光学非互易性。此外，三模光机系统还可以用作两个光学模式和一个机械模式的三端口环行器，我们称之为光机环行器。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Robust stationary mechanical squeezing in a kicked quadratic optomechanical system
本文提出了一种在脉冲激光驱动下，在二次耦合光机械系统中产生机械谐振腔稳定压缩态的方案。腔内光子数呈现出周期性的强烈峰值，突然加强了机械谐振器所感受到的有效谐波势。这些“光学弹簧反冲”倾向于挤压谐振器位置，并且由于与波动耗散过程的相互作用，即使从适度“预冷却”的初始热状态开始，也可以产生具有超过13 dB的挤压的静止状态。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall 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
Towards Optomechanical Quantum State Reconstruction of Mechanical Motion
利用量子光学的工具制备和操纵机械谐振器运动的量子态是目前在宏观尺度上探索非经典性的最有前途的途径之一。一个重要的量子光学机械工具尚未实验证明的是能够执行完整的量子态重建。在简要介绍了相空间中的量子态之后，我们回顾和对比了目前关于机械运动态的态重构的建议，并讨论了实验进展。此外，我们表明，使用反作用回避相互作用的机械正交层析成像给出了一个$s$参数化的维格纳函数，其中数值参数$s$是直接相关的光机测量强度。我们还讨论了经典噪声在光探针中对态重构和测量态制备的影响。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall 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
Optomechanical response of a non-linear mechanical resonator
本文从理论上详细研究了耦合到Duffing机械谐振器的光/微波谐振腔响应中的非线性效应。腔由红色或蓝色机械子带的激光驱动，探测激光测量接近腔谐振的反射。在此条件下，我们发现腔体呈现出光机械诱导反射（OMIR）或吸收（OMIA），并研究了在非线性驱动的力学极限下的光机械响应。类似于线性机械驱动，过耦合腔，红色边带驱动可以导致OMIA和OMIR，这取决于驱动的强度，而蓝色边带驱动仅导致OMIR。机械谐振器的相位动力学导致腔的响应形状与驱动Duffing振子的振幅响应形状之间的差异，例如，在弱的红边带驱动下，OMIA下降没有拐点。我们还验证了Duffing模型之外的力学非线性对OMIA凹陷的大小影响不大，但它们影响凹陷的宽度。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The effects of ion implantation damage to photonic crystal optomechanical resonators in silicon
在注入磷施主的绝缘体上硅（SOI）衬底上制作光机械谐振器。然后在衬底退火之前和之后测量谐振器的机械和光学性质（在6开尔文和室温下）。所有测量的谐振器幸存的退火和他们的机械线宽下降，而他们的光学和机械频率增加。这与离子注入造成的晶格损伤一致，导致光学和机械性能劣化，然后通过退火进行修复。我们解释这些影响定性与硅晶格结构的变化。我们还报告了一些无法解释的功能在预退火样品。此外，我们报告部分制造的光机械谐振器与氖离子铣削。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanomechanical Design Strategy for Single-Mode Optomechanical Measurement
机械谐振器的运动本质上分解为振动的正常模式的集合。当谐振器用作传感器时，其多模性质通常会劣化或限制其性能和灵敏度。这种挑战在最先进的光机械传感平台中经常遇到。我们提出了一种机械设计策略，确保光学机械测量可以检索信息的一个单一的机械自由度，并实现它在切片光子晶体纳米梁谐振器。一个频谱设计方法是用来使机械对称性对实际混乱的鲁棒性。该方法的有效性进行评估，通过推导出连续和脉冲测量应用场景的相关品质因数。该方法可用于任何机械设计，提出不需要的寄生机械模式。在纳米束平台中，我们实验显示了四个数量级的增加的信噪比的模式的兴趣超过第一寄生模式。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity
由诸如石墨烯的二维晶体制成的机械谐振器的低质量密度、高频率和高品质因数的组合使得它们对于力感测/质量感测中的应用以及探索机械运动的量子机制具有吸引力。具有超导腔的微波光力学提供了精确的位置灵敏度，并且能够在量子基态中制备和检测机械系统。在这里，我们展示了一个多层石墨烯谐振器与高$\textit{Q}$超导腔之间的耦合，其品质因数高达220，000。利用热机械噪声作为校准，我们实现了17 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$的位移灵敏度。光机械耦合表现为光机械诱导反射（OMIR）和吸收（OMIA）的微波光子。我们观察到17分贝的机械微波放大和强大的光机械反作用的签名。我们提取的协同$C$，耦合强度的表征，定量地从测量没有自由参数，并找到$C=8$，有希望的石墨烯运动的量子制度。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall
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
Control of Material Damping in High-Q Membrane Microresonators
研究了铝/氮化硅双层膜的力学品质因数。通过在超高Q值Si 3 N4薄膜上涂上一层损耗更大的金属，我们可以精确地测量材料损耗对大范围频率上的张紧谐振器模式的Q值的影响。我们开发了一个理论模型，解释我们的结果，并预测阻尼可以显着减少图案化的金属膜。利用这种图案化，我们在室温下制备了Al-Si_3 N_4薄膜。我们的工作阐明了材料损耗在薄膜谐振器的Q值中的作用，并为光-电-机量子接口的混合机械振荡器的设计提供了信息。
2012-01-11 cond-mat.mes-hall
Mechanical entanglement detection in an optomechanical system
我们在这里提出了一个设置，以产生和评估两个机械谐振腔之间的纠缠在一个腔光学机械设置。与以前的方案一样，我们的方案包括两个驱动泵，允许产生双模机械压缩。此外，我们在这里包括四个额外的探测音，这允许单独评估估计段量所需的集体机械求积，从而使我们能够推断机械谐振器是否纠缠。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall 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
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
Generating mechanical and optomechanical entanglement via pulsed interaction and measurement
在宏观尺度上产生纠缠为开发新的量子技术和在桌面上研究基础物理提供了一条令人兴奋的途径。腔量子光学力学提供了一个理想的平台，产生和利用这种现象，由于量子光学的精度结合最近的实验进展，在光学机械设备。在这项工作中，我们提出的方案外的解决边带制度，准备和验证光-机械和机械-机械纠缠。我们的计划采用脉冲相互作用的持续时间远小于机械周期，并与零差测量一起，可以产生和表征这些类型的纠缠。为了提高我们的方案的性能，可以利用包括先前脉冲的预冷阶段来增加准备的纠缠量，并且可以使用局部光挤压器来提供对开放系统动态的弹性。我们的计划所产生的纠缠使用对数负量化和分析的脉冲光机械相互作用的强度，包括机械退相干和光损耗的现实实验方案。两个单独的计划机械纠缠产生的介绍和比较：一个计划的基础上的光学干涉设计，和其他包括顺序的光机相互作用。我们的协议的脉冲性质提供了更直接的访问这些量子相关性在时域中，与应用，包括量子精密测量和量子退相干测试。通过考虑一个参数集的基础上，最近的实验，产生显着的纠缠与我们的计划的可行性，即使有很大的光损耗，证明。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall 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
Optomechanical measurement of a millimeter-sized mechanical oscillator near the quantum limit
腔光力学是研究光与微机械运动相互作用的工具。在这里，我们观察到近量子限制的光学力学物理在一个真正的宏观振荡器。作为机械系统，我们使用一个毫米大小的压电石英圆盘振荡器。它的运动被耦合到一个电荷量子比特，该量子比特将压电感应电荷转化为磁盘和微波腔之间的有效辐射压力相互作用。我们测量的最低机械剪切模式的热运动在7MHz下降到35 mK，对应于大约100个量子在20毫克振荡器。这项工作为宏观量子实验提供了机会。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall
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
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
Steady-state Mechanical Squeezing in an Optomechanical System via Duffing Nonlinearity
力学系统中的量子压缩不仅是宏观量子效应的一个重要特征，而且还可以用来推进弱力的计量学。在这里，我们表明，强的机械压缩在稳态下可以产生的光学机械系统的机械非线性和红失谐单色驱动的腔模式。这种压缩是由非线性参量放大和腔冷却共同作用的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phase-dependent optical response properties in an optomechanical system by coherently driving the mechanical resonator
本文从理论上探讨了在电磁感应透明条件下，机械谐振腔由附加相干场驱动的光机系统的光学响应特性。在这种配置中，发生更复杂的量子相干和干涉现象。特别是，我们发现探测透射谱取决于外加场的总相位。我们的研究还提供了一种有效的方法来控制扩增的传播。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radio-frequency optomechanical characterization of a silicon nitride drum
机械运动的片上驱动和读出是表征机械谐振器并将其用于新应用的关键。我们将氮化硅薄膜电容耦合到由集总元件电路形成的非谐振射频腔。尽管腔品质因数较低（Q $_\mathrm{E}\approx$ 7.4）且非谐振、室温操作，但我们仍然能够参数化几种机械模式并估计它们的光机耦合强度。这使得能够实时测量膜的驱动运动和快速表征，而不需要超导腔，从而消除了对低温冷却的需要。最后，我们观察到光机械诱导的透明度和吸收，包括敏感的计量学，基态冷却的机械运动和减缓光的一些应用至关重要。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Selective linear or quadratic optomechanical coupling via measurement
利用机械谐振器设计线性和非线性耦合的能力是制备和研究宏观力学量子行为的重要目标。在这项工作中，提出了一种基于测量的方案，其中可以使用与机械位置成线性比例的光机相互作用来实现线性或平方机械位移耦合。将所得的平方位移测量强度与使用与机械位移平方的直接相互作用的色散情况下可获得的强度进行比较。实验协议和参数集讨论的机械元件的运动的非高斯状态的产生和观察。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Kerr-like nonlinearities in an optomechanical system with an asymmetric anharmonic mechanical resonator
在基于Bogoliubov平均法的非久期微扰理论框架下，研究了具有非对称非简谐机械谐振腔的光机系统。在哈密顿量中出现了光子与振动量子的交叉克尔相互作用和类克尔自相互作用。这些相互作用由机械谐振器的振荡的三次和四次非线性以及在机械位移中是线性的腔-谐振器相互作用引起。我们证明了振动量子数的非线性行为，并发现这种行为是由交叉克尔相互作用控制的。结果表明，在没有驱动和耗散的情况下，腔（或机械谐振器）的构造的叠加Yurke-Stern-like态在某些时候解开系统的纠缠模式。所得到的结果提供了新的可能性，控制光学机械系统的非对称机械振荡。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stationary optomechanical entanglement between a mechanical oscillator and its measurement apparatus
我们提供了一个参数来推断光和机械振荡器之间的连续测量光的基础上静态纠缠。我们提出了一个实验上可实现的方案，涉及一个光学机械腔驱动的谐振，连续波场工作在非边带分辨制度。这对应于光机械位置或力传感器的常规配置。我们分析表明，可以推断之间的纠缠的机械振荡器和光机械腔的输出场的压缩（广义）Einstein-Podolski-Rosen求积适当的时间模式的平稳光场的测量。在大量子协同性的极限下，压缩可以达到低于散粒噪声的高达50%的噪声降低的水平。值得注意的是，纠缠甚至在小协同度的相反极限下仍然存在。将光机械器件看作位置传感器，光与机械之间的纠缠是量子测量理论预言的物-机纠缠的一个实例。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical microwave amplification without mechanical amplification
高增益、低噪声信号放大是各种低温微波实验的重要手段。微波光机械装置是一种能够以高增益和大动态范围放大微波信号的技术，其中振动电容器调制微波谐振腔的频率。这种光机械放大器通常依赖于微波光子对在光机械的边带分辨极限中实现的机械模式的强反作用。在这里，我们观察到微波放大的光机械腔中的极端未解决的边带限制。观察到一个大的增益的任何失谐的单泵音内的腔线宽，一个明确的指示，放大是不是由动态反作用引起的。通过能够放大泵浦信号的任何失谐，放大中心频率可以在宽腔线宽的整个范围内调谐。此外，通过提供微波放大没有机械放大，我们预测，使用该方案，它是可能实现近量子限制的微波放大，尽管一个大的热占据的机械模式。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Exceptional point enhances sensitivity of optomechanical mass sensors
我们提出了一种有效的光学机械质量传感器工作在例外点（EPs），非厄米简并系统的特征值和相应的特征向量同时合并。基准系统由两个机械耦合的光机械腔（OMC）组成，其中我们通过用蓝色（红色）失谐激光驱动腔来设计机械增益（损耗）。该系统在增益和损耗平衡时具有EP功能，其中任何扰动都会引起频率分裂，该频率分裂与扰动强度的平方根成比例，从而与传统的光机械传感器相比，灵敏度因子大幅提高。对于非退化的机械谐振器，二次光机械耦合用于调谐失配频率，以便更接近EP，将我们的感测方案的效率扩展到失配谐振器。这项工作为光机传感器的新灵敏度水平铺平了道路，该传感器可以在许多其他领域中找到应用，包括纳米颗粒检测，精密测量和量子精密测量。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Optomechanical analog of two-color electromagnetically-induced transparency: Photon transmission through an optomechanical device with a two-level system
当施加强驱动场时，一些光机系统可以对探测场透明。这些系统可以提供电磁感应透明（EIT）的光机械模拟。我们研究了探测光场通过由腔和机械谐振器组成的混合光机械系统的传输，该系统具有二能级系统（量子比特）。量子比特可能是机械谐振器内部的固有缺陷，超导人造原子或另一个两能级系统。机械谐振器通过辐射压力耦合到腔场，并通过Jaynes-Cummings相互作用耦合到量子位。我们发现，缀饰二能级系统和机械声子可以形成两组三能级系统。因此，在所讨论的系统中存在两个透明窗口。我们将这种效应解释为双色EIT（或双EIT）的光学机械模拟。我们演示了如何通过改变量子位的跃迁频率在一个和两个EIT窗口之间切换。结果表明，系统的吸收和色散主要受量子位-声子耦合强度和量子位跃迁频率的影响。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Synchronization of an optomechanical system to an external drive
由有效的蓝色失谐激光驱动的光机械系统可以表现出机械振荡器的自持振荡。这些自振荡是观测同步的先决条件。在这里，我们研究机械振荡与外部参考驱动的同步。我们研究了两种情况下的参考驱动：（1）一个额外的激光施加到光学腔;（2）一个机械驱动直接施加到机械振荡器。从主方程描述，我们推导出一个微观阿德勒方程的两种情况下，有效的经典制度中的量子散粒噪声的机械自振子不发挥作用。此外，我们数值表明，在这两种情况下，同步也出现在量子制度。因此，光机系统是研究量子同步的一个很好的候选者。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangled Mechanical Cat States via Conditional Single Photon Optomechanics
我们研究光子计数事件条件下的单光子光学力学。通过仅选择在光子脉冲到达腔之后很长时间发生的检测事件，可以增加光机械相互作用时间，从而允许将大的动量反冲施加到振荡器。我们将其应用到两个光机械腔内设置的马赫-郑德干涉仪驱动的单光子源。在这样的系统中的机械模式的条件状态成为一个纠缠的猫状态的检测时间导致在相空间中的最大机械振幅。此外，我们研究了第二个光子脉冲注入到一个已经调理的光机械腔，四分之一的机械周期后，第一个光子已被检测到的动力学。我们说明了如何从第二个光子产生的光机相互作用可以强烈抑制允许条件光机路由单光子与单光子控制脉冲。
2013-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical wavelength conversion via optomechanical coupling in a silica resonator
我们报道了在石英谐振器中通过将两个光学模式耦合到机械呼吸模式来转换两个不同光波长之间的相干光场的实验演示。实验是基于巡回的方法，其中从光学到机械和从机械到另一个光学状态的状态映射同时发生。与传统的非线性光学过程相比，光机械阻抗匹配以及有效的光输入-输出耦合，而不是相位匹配，在基于光机械的波长转换中起着至关重要的作用。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum many-body dynamics in optomechanical arrays
我们研究了一系列光机系统的非线性驱动耗散量子动力学。在这样的阵列的每个位置处，局部机械模式通过辐射压力与激光驱动的腔模式相互作用，并且光子和声子都可以在相邻位置之间跳跃。相干相互作用和耗散之间的竞争产生了一个丰富的相图表征光学和机械的多体状态。对于弱的细胞间耦合，由于量子噪声的影响，不同位点的机械运动是不相干的。然而，当增加耦合强度时，我们观察到向相位相干机械振荡的制度的过渡。我们采用了Gutzwiller animals以及半经典的朗之万方程有限晶格，我们提出了一个现实的实验实现光机晶体。
2013-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancement of the optomechanical coupling and Kerr nonlinearity using the Josephson Capacitance of Cooper-pair box
我们提出了一个方案，用于增强微波和机械谐振器之间的光机械耦合高达7个数量级的电路光机械设置中的超强耦合极限。这里考虑的三方系统由一个约瑟夫森结库珀对盒，介导的微波腔和机械谐振器之间的耦合。光机械耦合可以通过调节库珀对盒的栅极电荷和磁通量偏置来修改，这又影响库珀对盒的约瑟夫森电容。我们还表明，与适当的选择的调谐参数，光机耦合消失，系统表现出纯粹的交叉克尔型腔和机械谐振器之间的非线性。这允许系统用于声子计数。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of bifurcation amplifiers utilizing the nonlinear dynamical response of an optically damped mechanical oscillator
我们考虑一个标准的光机械系统，其中机械振荡器通过辐射压力相互作用耦合到腔模。振荡器在其谐振频率下被相干地驱动，而腔模式在其谐振频率以下被驱动，从而提供机械振荡的光学阻尼。我们研究了在这种装置中的机械振荡器的非线性相干响应。对于大的机械振幅，我们发现，系统可以显示动力学多稳态，如果光-机协同超过一个临界值。这种分析涉及标准的光学机械阻尼的动态吸引子已知的光学机械自持振荡的理论。我们还研究了热噪声和量子噪声的影响，并估计了噪声引起的系统稳定状态之间的切换率。然后，我们考虑这个系统的应用，主要集中在它如何可以被用来作为小的机械或光学信号的检测分叉放大器。最后，我们表明，在一个相关的，但更复杂的设置具有共振光机械相互作用，可以实现相同的效果与放宽要求的机械振荡的大小。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Driven optomechanical systems for mechanical entanglement distribution
我们考虑了从多模光驱动源到远程独立光机械系统网络的纠缠分布。通过对三方纠缠的研究，分析了光输入态的特性对分布式全机械纠缠度和共享结构的影响。这项研究，这是进行机械稳态，突出了节点之间的纠缠分布的结构，并确定了二分和三分纠缠转移之间的相对效率。我们讨论了一些开放点，其中一些针对绕过这种限制。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Sensing Dispersive and Dissipative Forces by an Optomechanical Cavity
我们实验研究了一个光机械腔，形成之间的机械谐振器，这是作为一个可移动的反射镜，和一个固定的光纤介质镜。当光纤尖端和机械谐振器之间的距离小于约1微米时，观察到系统行为的显著变化。观察到的效果是由于卡西米尔力，库仑相互作用，由于陷阱电荷，和光机耦合的综合影响。实验结果与理论计算结果的比较表明，两者具有部分一致性.
2016-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrahigh Q-Frequency product for optomechanical disk resonators with a mechanical shield
本文报道了具有良好品质因数-频率积Qf的GaAs光机械圆盘谐振器。站在一个简单的基座上的样品表现出GHz的呼吸模式，在真空和低温下测得的Qf为10^13。箝位损耗被认为是在这种配置中的耗散的主要来源。提出了一种在基座内集成屏蔽的新型圆盘谐振器，并通过数值模拟研究了其工作原理和性能。对于与制造约束兼容的尺寸，箝位损耗极限Q达到10^7-10^9，对应于10^16-10^18的Qf。这种屏蔽基座方法适用于任何呈现声学失配的异质结构。
2013-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
