Mechanically Compliant Grating Reflectors for Optomechanics
我们展示了微机械反射器的反射率高达99.4%，机械品质因数Q高达7.8*10^5的光学机械应用。反射器是氮化硅薄膜图案与亚波长光栅结构，避免了需要许多介电层中使用的传统镜子。我们已经采用反射器的结构中的法布里-珀罗腔的精细度高达F=1200，并使用的光学响应来探测膜的机械性能。通过驱动腔与光失谐到腔谐振的高频侧，我们创建一个光学反阻尼力，导致反射器在211 kHz自振荡。
2011-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Growing macroscopic superposition states via cavity quantum optomechanics
宏观量子现象的研究是当前活跃的研究领域，为推进基础和应用量子科学的前沿提供了重要的希望。利用量子光学的精确度和控制提供了用于生成这种量子态的强大工具集，其中可以生成的状态的类型和“大小”由所应用的协议的足智多谋来设置。在这项工作中，我们提出了一个新的方案，“生长”宏观叠加态的机械振荡器的运动通过腔量子光学力学。该方案包括一系列的光脉冲相互作用的机械模式，通过辐射压力，其次是光子计数测量。我们的协议的多步性质允许宏观叠加态准备与单光子光机械耦合强度的放松的要求。为了证明我们的方案的可行性，我们量化了初始机械热占据和退相干如何影响所产生的状态的非经典性和宏观性。我们发现，在现实的实验条件下，机械量子态可以表现出显着的非经典性，并可以增长到宏观尺度。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optically tunable nonlinear mechanical damping in an optomechanical resonator
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础实验室）
本研究通过光学调制实现非线性机械阻尼的可调方案，展示了光诱导非线性阻尼及模式间交叉阻尼的实验验证。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall 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
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
Dynamic manipulation of mechanical resonators in the high amplitude regime through optical backaction
腔光学机械通过反作用冷却和放大实现机械谐振器的主动操纵。这种用延迟的光学力来控制机械运动的能力最近刺激了一场在量子基态实现机械谐振器的竞赛。在这里，而不是淬火光机械运动，我们证明了高振幅操作的纳米机械谐振器，利用一个高效的声子产生过程。在这种情况下，纳米机械谐振器从光场获得足够的能量，以克服双阱势的大能量势垒，导致纳米机械减速和零频率奇异性，如早期理论所预测的。除了小力的参数放大的基础研究和兴趣，光学机械反作用也预计为研究离散力学状态打开新的窗口，并促进应用。在这里，我们实现了一个非易失性的机械存储器元件，其中位写入和复位，通过控制跨越屏障的机械阻尼经由光机械反作用。我们的研究为耦合机械谐振腔系统的能量动力学提供了新的视角，并使利用腔光力学原理的新型功能器件成为可能。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
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
Hybrid confinement of optical and mechanical modes in a bullseye optomechanical resonator
光机械腔已被证明是探索机械波和光波之间相互作用的基础和技术方面的一种特殊工具。这种相互作用强烈受益于具有大的光机械耦合、高的机械和光学品质因数以及大于光学模式线宽的机械频率（所谓的分辨边带极限）的腔。在这里，我们展示了一种新型的光学机械腔的基础上，一个径向机械带隙的磁盘。这种设计通过不同的物理机制限制光和机械波，这允许独立控制机械和光学特性。我们的器件设计不受独特材料特性的限制，并且可以很容易地进行调整，以允许与其他有前途的材料进行大的光机械耦合和高的机械品质因数。最后，我们的演示是基于在商业硅光子学设施上制造的器件，表明我们的方法可以很容易地扩展。
2016-05-20 physics.optics
Entanglement dynamics of two coupled mechanical oscillators in modulated optomechanics
我们研究了调制光机系统中两个耦合机械振子的纠缠动力学。我们发现，取决于机械耦合的强度，可以观察到机械纠缠的静态或动态行为，这对振子温度非常鲁棒。此外，我们已经表明，这种纠缠动力学是密切相关的正常模式的稳定性。考虑到机械阻尼效应，对应的临界机械耦合强度，从静态到动态纠缠的过渡发生的解析表达式也报告。该方案与实验现实的参数进行了分析，使其成为一个有前途的手段，实现宏观量子纠缠在当前国家的最先进的实验装置。
2017-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Generation and detection of large and robust entanglement between two different mechanical resonators in cavity optomechanics
我们研究了一种在两个不同频率的机械谐振器之间产生动态或稳态连续变量纠缠的一般方案。我们采用了一个光学机械系统，其中一个单一的光学腔模驱动的适当选择的双音场耦合到两个谐振腔。可以实现显著大的机械缠结，这对于温度是非常稳健的。
2015-09-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent Control of Fano Resonances in a Macroscopic Four-Mirror Cavity
我们演示了相干控制的光机械诱导的透明度和法诺共振的四镜宏观光机械腔，有两个可移动的镜子，每个驱动的外部机械泵。相干机械泵的振幅和相位的可变控制提供了调谐Fano轮廓的形状和性质的手段。此外，我们的计划表明，可调的光学机械功能的发生，即使在非常低的机械驱动场振幅，在宏观光学机械腔。
2019-05-02 physics.optics quant-ph
Photothermal effect in macroscopic optomechanical systems with an intracavity nonlinear optical crystal
腔内压缩是一种很有前途的技术，它可以提高引力波探测器的灵敏度和冷却光机械振荡器到基态。然而，光热效应可能会修改由于在光学腔中的非线性光学晶体的存在而发生的光机械耦合。我们提出了一种新的方法来预测光热效应的影响，通过测量的光机械振荡器的磁化率和识别的净光学弹性常数和光热吸收率。使用这种方法，我们成功地精确地估计参数，即使是微小的光热效应，这是无法测量使用以前开发的方法。
2022-11-04 physics.optics quant-ph
Mechanical Resonators for Quantum Optomechanics Experiments at Room Temperature
迄今为止，所有量子光学力学实验都在低温下进行，这带来了严峻的技术挑战和基本限制。在这里，我们提出了一种新的设计的片上机械谐振器，表现出基本模式的频率$f$和机械品质因数$Q_\mathrm{m}$足以进入光机械量子制度在室温下。我们克服了以前的限制，通过设计高应力氮化硅（Si $_3$ N $_4$）膜，在谐振器的夹具接近材料的最终屈服强度的拉伸应力。通过在SiN膜上图案化光子晶体，我们观察到大于99%的反射率。这些片上谐振器具有非常低的机械耗散，其中$Q_\mathrm{m}$ $\sim$ $10^8$，同时表现出大的反射率。这使它们成为在室温下观察大量量子行为的实验的独特平台。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Modeling Dispersive Coupling and Losses of Localized Optical and Mechanical Modes in Optomechanical Crystals
周期性结构的材料可以承受由几何形状定制的光学和机械激发。在这里，我们分析了色散耦合平面光子和声子晶体的性质：光机械晶体。特别地，研究了准一维（图案化纳米梁）和准二维（图案化膜）几何结构中的共谐振光学和机械腔的性质。结果表明，在这些结构中的机械Q和光机械耦合可以变化许多数量级的几何形状的适度变化。一个直观的图片开发的基础上，扰动理论的材料边界的变化，使光学机械性能进行设计和优化。提出了几种设计，机械频率约为1-10 GHz，光学Q因子Qo > 10^7，运动质量meff 100毫微微克，光机耦合长度L0 M < 5微米，辐射限制的机械Q因子Qm > 10^7。
2009-07-31 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
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
Active optomechanics through relaxation oscillations
我们提出了一种基于III-V族化合物的光机械激光器，其在耗散光机械耦合的存在下表现出自脉动。在这样的激光腔中，辐射压力驱动机械自由度，其反作用是由腔损耗率的机械调制引起的。我们的数值分析表明，即使在宽带增益材料，这种耗散耦合耦合的机械振荡与激光弛豫振荡过程。在足够高的光机耦合因子下，对于低于激光驰豫振荡频率的机械频率，观察到激光自脉动。
2014-11-18 physics.optics
Optomechanical coupling in photonic crystal supported nanomechanical waveguides
我们报告增强光机械耦合嵌入纳米机械梁谐振器内的光学跑道谐振器。机械谐振器的精确控制是通过将光束夹在两个低损耗的光子晶体波导耦合器之间来实现的。耦合器提供的低插入损耗和刚性机械支撑产生高机械和光学Q因子，以改善信号质量。
2009-06-02 physics.optics
Casimir spring and dilution in macroscopic cavity optomechanics
卡西米尔力在1948年被预测为宏观物体之间从零点能量产生的力。在有限的温度下，已经证明热卡西米尔力的存在是由于热能而不是零点能，并且越来越多的实验描述了在一定温度和距离范围内的这种效应。此外，在快速发展的腔光学力学领域中，存在操纵声子和增强相干性的努力。我们展示了一种新的方法来实现这一目标，通过第一次观察Casimir弹簧和稀释宏观光学力学，通过耦合金属SiN膜的光子再入腔。空间局部化的Casimir弹簧的吸引力模仿非接触边界条件，通过耗散稀释引起增加的应变和声学相干性。这项工作发明了一种通过热光子操纵声子的新方法，导致“原位”可重构的机械状态，减少损失机制并创造新型的声学非线性-所有这些都在室温下进行。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
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
Optomechanical magnetometry with a macroscopic resonator
我们展示了一个厘米级的光机械磁力计的基础上结晶回音壁模式谐振器。谐振器的大尺寸允许在赫兹至千赫兹频率范围内实现高磁场灵敏度。据报道，在无磁屏蔽的非低温环境中，使用低于100微瓦的光功率水平，峰值灵敏度为131 pT/根Hz。在未来的设备中，通过进一步优化激光噪声和谐振器的物理结构，可以实现飞秒范围的灵敏度，从而可以应用于高性能磁力测量。
2015-10-03 physics.optics quant-ph
Slot-Mode Optomechanical Crystals: A Versatile Platform for Multimode Optomechanics
我们展示了槽模光机械晶体，一类设备中，光子和声子晶体纳米梁谐振器分开一个狭窄的槽耦合通过光机械相互作用。在这些几何结构中，纳米束对被图案化，使得机械呼吸模式被限制在一个束的中心，并且高品质因数（Qo>10^5）光学模式被限制在束之间的槽中。在这里，我们在化学计量的Si3N4平台中生产槽模器件，其光学模式在980 nm波段，耦合到3.4 GHz，1.8 GHz和400 MHz的呼吸机械模式。我们利用高Si3N4的拉伸应力，以实现槽宽度下降到24 nm，这导致增强的光机耦合，足以观察在所有研究的频率的光机自振荡。我们利用槽模式的概念，开发多模光学机械系统与三光束的几何形状，其中两个光学模式耦合到一个单一的机械模式，和两个机械模式耦合到一个单一的光学模式。这一概念允许在设计多模芯片级光机系统时具有很大的灵活性，该系统在很宽的机械频率范围内具有大的光机耦合。
2015-08-24 physics.optics
Electrostatic actuation of silicon optomechanical resonators
光学机械系统提供了一种最灵敏的方法，用于使用光学机械谐振器的光学谐振频率的偏移来检测机械运动。目前，这些系统用于测量机械热噪声位移或由光学力致动的机械运动。先前已经示出了用于滤波器和振荡器中的硅微机电谐振器的静电电容致动和检测。在这里，我们展示了单片集成的静电电容驱动与光学传感使用硅光机械盘谐振器和波导。当输入电信号的频率为235MHz时，对应于硅微盘的径向振动模式，电激励的机械运动被观察为光强调制。
2011-02-28 physics.optics
High-frequency and high-quality silicon carbide optomechanical microresonators
碳化硅（SiC）具有优异的材料性能，具有广泛的应用前景。我们展示了第一个SiC光机械微谐振器，它将高机械频率，高机械质量和高光学质量集成到一个单一的设备中。径向呼吸机械模式具有高达1.69 GHz的机械频率，在大气中具有约5500的机械Q，其对应于高达9.47x10^12 Hz的机械f-Q积。强的光机耦合使我们能够有效地激发和探测相干机械振荡的光波。所展示的器件结合SiC的优异热性能、化学惰性和缺陷特性，在计量、传感和量子光子学方面显示出巨大的应用潜力，特别是在对其他器件平台具有挑战性的恶劣环境中。
2015-08-31 physics.optics
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
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
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
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
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
Transverse Optomechanical Interaction Mediated by Mechanically Induced Symmetry Breaking: Hamiltonian Dynamics
Queens College of CUNY（纽约市立大学皇后学院）；Graduate Center of CUNY（纽约市立大学研究生中心）
研究由机械诱导对称性破缺介导的横向光机械相互作用的哈密顿动力学，通过模式耦合实现光与机械运动能量交换的相干控制，在无外部驱动或耗散时也能产生丰富动力学及多种现象。
2026-07-17 physics.optics
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
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
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
Design and experimental demonstration of optomechanical paddle nanocavities
我们提出的设计，制造和初步表征的桨式纳米腔组成的一个悬浮的亚皮克纳米机械谐振器光机械耦合到一个光子晶体纳米腔。桨状纳米腔的光学和机械性能可以系统地设计和优化，并且包括机械频率在内的关键特性很容易定制。在硅桨纳米腔的环境条件下的测量表明，在1550 nm附近具有品质因数$Q_o$ ~ 6000的光学模式，以及与频率$ω_m/2π$ ~ 12-64 MHz、有效质量$m_\text{eff}$ ~ 350-650 fg和机械品质因数$Q_m$ ~ 44-327的若干机械共振的光机械耦合。桨状纳米腔在光机械传感和非线性光机械实验中具有广阔的应用前景。
2015-09-01 physics.optics
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
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
Optomechanical light storage in a silica microresonator
光机械谐振器中的光学和机械激发之间的相干相互转换可以用于将光脉冲存储为机械振荡器中的激发。这种光机械光存储是由外部写入和读出脉冲在一个机械频率低于光学谐振。在本文中，我们扩大了早期的实验研究[物理。107，133601（2011）]关于将光脉冲作为径向呼吸模式存储在二氧化硅微球中。我们发现，外差拍拍之间的读出脉冲和相应的检索脉冲功能的周期性振荡与一个明确的相位和机械频率给出的拍频周期，直接展示了光存储过程的相干性。相干相互转换加速与增加光机耦合率，提供了一个有效的机制，定制的时间轮廓的检索脉冲。在几乎相同的条件下对光存储和光机械诱导透明的实验研究也说明了这两个密切相关的过程之间的联系。
2013-02-04 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
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
High frequency GaAs nano-optomechanical disk resonator
当耦合发生在减小的体积中时，机械振荡器与被捕获在腔中的光之间的光机械耦合增加。在这里，我们展示了GaAs半导体光机械盘系统，其中光学和机械能可以被限制在一个亚微米尺度的相互作用体积。我们观察到巨大的光机械耦合率高达100 GHz/nm，涉及皮克质量机械模式与频率之间的100 MHz和1 GHz。机械模式被挑出来测量其分散作为磁盘几何形状的函数。它们的布朗运动在室温和常压下用光学方法分辨，灵敏度为10^（-17）m/sqrt（Hz），接近量子极限的不精确度。
2010-07-20 physics.optics
Molecular optomechanics in the anharmonic regime: from nonclassical mechanical states to mechanical lasing
本文提出利用分子振动的强内禀非简谐性，通过力学阻塞非相干类比制备非经典力学态，并揭示其对强驱动下力学放大的抑制与相干振荡起始的重塑，为表面增强拉曼散射中实现分子相干与非经典效应开辟途径。
2023-06-27 physics.optics quant-ph
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
Enhanced nonlinear optomechanics in a coupled-mode photonic crystal device
光与机械振动之间的光机械相互作用的非线性分量承诺了许多令人兴奋的经典和量子力学应用，但通常很弱。在这里，我们展示了增强的非线性光学机械测量的机械运动，通过使用对耦合的光学和机械模式的光子晶体设备。在相同的设备中，我们显示了线性光学机械测量与大大降低输入功率，并揭示了这两种增强是如何相关的。我们的设计利用各向异性的机械弹性，在不改变光学特性的情况下，在机械模式之间产生强耦合。光学模式的额外热光调谐是利用辅助激光器和热优化的器件设计来执行的。我们设想这种增强方案在多模声子激光，双声子预示和最终的非线性量子光学力学中的广泛应用。
2022-07-22 physics.optics quant-ph
Coherent mixing of mechanical excitations in nano-optomechanical structures
在纳米腔光机械系统中，可获得的大的每光子光力和小的运动质量的组合导致机械运动和腔光场之间的强动力学反作用。在这项工作中，我们研究了两种不同的纳米腔结构，拉链纳米梁光子晶体腔和双微盘回音壁谐振腔的机械运动的光学控制。这些腔中的强光学梯度力被示出为引入显着的光学刚性的结构，与修整的机械状态重整成光学明亮和光学黑暗的运动模式。随着机械模式之间的内部机械耦合的增加，一种形式的光学控制的机械透明度被证明类似于三能级原子介质的电磁感应透明。基于这些测量，相干传输RF/微波信号之间的光场和一个长寿命的黑暗的机械状态的建议。
2009-08-07 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
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
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
All-optical dynamic modulation of spontaneous emission rate in hybrid optomechanical cavity quantum electrodynamics systems
最近的纳米纤维技术已经使光学和机械谐振器小型化，并且已经导致了各种新颖的光学和机械模式强耦合的光学机械系统。在这里，我们杂交的光机械谐振腔与两个能级发射器，并成功地证明了全光动态控制的光学跃迁的两个能级系统的机械振荡通过腔量子电动力学（CQED）效应。利用掺铜硅纳米梁光机械谐振器，我们观察到与铜原子结合的激子的自发发射率在远短于发射寿命的时间尺度内受到光驱动机械振荡的动态调制.这一结果用一个包含Purcell效应和激子布居数动态调制的分析模型得到了很好的解释。据我们所知，这是第一次演示的动态调制的自发发射率的机械振荡。我们的成果将开辟一个新的领域的混合光机械CQED系统中，三个身体-光学跃迁，光学谐振模式，机械谐振模式-强耦合，并将铺平道路，为新型的混合量子系统。
2019-01-23 physics.optics
Low Power Resonant Optical Excitation of an Optomechanical Cavity
我们演示了双光束光机械腔的驱动与正弦变化的光输入功率。我们观察到的驱动机械运动，只有200 nW耦合到光腔模式。我们还研究了射频响应的泵浦功率依赖于驱动功率和探测功率。最后，我们研究了机械运动的幅度对机械腔品质因数的依赖关系。
2010-11-16 physics.optics
Optomechanical non-reciprocity and its equivalence to antiresonance: Control of isolation frequency using mechanical drive
我们证明，光机械非互易性是等效的反共振，经常讨论的耦合驱动谐振子的上下文中。我们发现，适当的相位差的腔驱动场之间的相关的光机耦合复杂，这将导致非互易性的场波动和反共振的平均场振幅。这种与反谐振的类比表明，只有对于输入信号的特定频率（所谓的隔离频率），才能实现最大的非互易性。与以前的研究相比，我们在这里表明，可以动态地控制这种隔离频率，通过施加适当的频率的机械驱动膜中的optomechanical设置。
2020-06-15 physics.optics quant-ph
Optical and mechanical design of a "zipper" photonic crystal optomechanical cavity
设计了一种能够将机械能和光能集中在纳米尺度上的双箝位梁结构。光学设计是基于光子晶体的概念，其中纳米尺度横截面光束的图案化可以导致0.2立方波长（（λ_{c}）^[3]）的有效光学模式体积的强光学局部化。通过将两个相同的纳米梁放置在彼此的近场内，可以实现梁之间的差分运动的强光机耦合。目前设计的波长为1.5微米的薄膜氮化硅光束表明，这种结构可以同时实现7 × 10^6的光学Q因子、约40皮克的动质量m、约170 MHz的机械模式频率和有效长度L_{OM} ~ λ= 1.5微米的光机械耦合因子（g_{OM} =dω_{c}/dx = ω_{c}/ L_{OM}）。
2008-12-30 physics.optics
