High-Q nested resonator in an actively stabilized optomechanical cavity
涉及微机械和纳米机械谐振器的实验需要仔细设计，以减少机械环境噪声。一种小规模片上方法是向系统添加额外的谐振器作为机械低通滤波器。不幸的是，低通滤波器固有的低频导致系统容易被机械激励。固定附加谐振器确保谐振器本身不会被环境激发。然而，这否定了低通滤波器的目的。我们解决了这个明显的悖论，通过施加主动反馈的谐振腔，从而最大限度地减少相对于前镜的光机械腔的运动。这种方法不仅主动稳定腔长，而且还保持了片上振动隔离。
2017-01-23 physics.optics
Lithium Niobate Optomechanical Disk Resonators
铌酸锂薄膜微光子谐振器在高效率电光调制器、光学机械和非线性光学等领域有着广阔的应用前景。本文提出了一种基于MEMS技术的硅基薄膜光子谐振器。我们制作了一个半径为35 μ m的圆盘谐振腔，它具有高达484，000的本征光学品质因数。利用释放的独立结构和高光学Q值的光机械相互作用，我们能够通过使用探针激发56 MHz径向呼吸机械模式（机械Q值为2700）来演示这些器件的声光调制。
2020-12-15 physics.optics
Photoelastic coupling in gallium arsenide optomechanical disk resonators
我们分析的辐射压力和电致伸缩应力的大小限制在GaAs半导体WGM光机械盘谐振器内的光，通过解析和数值方法，并发现电致伸缩力是最重要的。我们调查的几何和光弹性光机械耦合分别从磁盘边界的变形和应变引起的折射率变化的材料，为各种机械模式的磁盘。光弹性光机械耦合被证明是一个主要的耦合机制，某些磁盘的尺寸和机械模式，导致总耦合g $_{om}$和g $_0$分别达到3太赫兹/纳米和4 MHz。最后，我们指出的方法，以最大限度地提高GaAs盘谐振器中的光弹耦合，我们提供了一些上限，其值在各种几何形状。
2014-03-17 physics.optics
Observation of optomechanical coupling in a microbottle resonator
在这项工作中，我们报告的光机械耦合，解决边带和声子激射在一个固体芯微瓶谐振器上的单模光纤。在机械频率f_m=33.7 MHz和f_m=58.9 MHz下，观察到品质因数（Q_m）分别高达1.57*10^4和1.45*10^4的机械模式。最大f_m*Q_m~0.85*10^12 Hz接近于在室温下克服机械运动的解析边带冷却的热退相干所需的理论下限6*10^12 Hz，这表明微瓶谐振器作为这种努力的可能平台。除了光学机械效应，散射诱导的模式分裂和振铃现象，这是典型的高品质的光学谐振，也观察到在微瓶谐振器。
2016-08-01 physics.optics
Diamond electro-optomechanical resonators integrated in nanophotonic circuits
金刚石集成光子器件在纳米光子学和量子光学领域有着广阔的应用前景。在这里，我们展示了金刚石纳米光子电路的主动调制，利用独立的金刚石电光机械谐振器的机械自由度。我们获得高达9600的高品质因数，使我们能够读出驱动的纳米机械响应与集成的光学干涉仪具有高灵敏度。我们能够激发更高阶的机械模式高达115 MHz，并在环境条件下观察纳米力学响应。
2014-10-28 physics.optics
Design of tunable GHz-frequency optomechanical crystal resonators
我们提出了一种硅光机械纳米梁设计与动态可调的声学模式在10.2 GHz。利用片内电容，谐振频率可偏移90 kHz/V^2，片内电容经过优化，可在10 V工作电压下施加高达1 $μ$ N的力。光学谐振频率约190太赫兹，Q因子高达$2.2 \times 10^6$，将结构置于良好分辨的边带区域，真空光机耦合率高达$g_0/2π= 353$ kHz。例如，调谐可用于克服由于制造误差而导致的设备到设备声学谐振频率的变化，为由光机腔阵列组成的光机电路铺平道路。
2016-03-17 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
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
Near-field optomechanical transduction enhanced by Raman gain
本文提出利用Raman增益补偿腔损耗并放大可动光学腔与SiN薄膜谐振器间的近场光机械转换，实现了任意材料纳米与微机械谐振器的高灵敏度位移测量。
2024-02-13 physics.optics
High frequency optomechanical disk resonators in III-V ternary semiconductors
基于纳米光子学的光学机械系统正在推进精密运动测量、量子控制和纳米机械传感领域。在这种情况下，III-V族半导体提供了原始资产，如用于光子/声子相互作用的优化超材料的异质外延生长。GaAs在光机械方面已经表现出了很高的性能，但是在电信波长处存在双光子吸收（TPA），这会限制合作性。在这里，我们研究TPA自由的III-V族半导体材料的光机械应用：GaAs晶格匹配的In 0：5Ga 0：5 P和Al 0：4Ga 0：6As。我们报告的制造和光学特性的高频（500-700 MHz）的光机械光盘制成的这两种材料，在环境条件下，表现出高的光学和机械Q。最后，我们实现了操作这些新的设备作为激光维持的光机械自振荡器，并绘制与现有的GaAs系统的第一个比较研究。
2017-10-02 physics.optics
Sideband-Resolved 4H-SiC Optomechanical Resonators with Interference-Engineered Anchor-Loss Suppression
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Florida（佛罗里达大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本研究基于4H-SiC平台研制边带分辨光机械谐振器，采用干涉工程抑制锚定损耗，实现高光学与机械品质因子，首次观测到该平台的光机械诱导透明，确立其作为集成腔光力学平台的潜力。
2026-07-30 physics.optics
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
High-Q optomechanical circuits made from polished nanocrystalline diamond thin films
我们展示了由纳米金刚石薄膜制备的具有高机械品质因数的集成光机械电路。使用化学机械抛光，生长的多晶金刚石膜的RMS表面粗糙度降低到3 nm以下，以允许制造高质量的纳米光子电路。通过将独立的纳米机械谐振器集成到集成光学器件中，利用片上马赫-曾德尔干涉仪实现了金刚石谐振器的热机械运动的有效读出。机械品质因数高达28,800的四重钳位光机械谐振器耦合到纳米光子波导的倏逝近场测量。我们的平台为片上计量和传感应用的光机电路大规模集成提供了希望。
2014-03-22 physics.optics
Optomechanical cooling and self-stabilization of a waveguide coupled to a whispering-gallery-mode resonator
机械自由度的激光冷却是光力学领域最重要的成就之一。在这里，我们报告，第一次尽我们所知，有效的被动光机械冷却的运动耦合到回音壁模式（WGM）谐振器的独立波导。波导是8 mm长的玻璃纤维纳米钉，其具有在Ω/2π = 2.5 kHz处的基本弯曲谐振和1.2 10**5的Q因子。当以接近WGM谐振频率的光频发射250 μW激光时，我们观察到纳米尖峰谐振从室温冷却到1.8K。同时冷却的第一高阶机械模式也被观察到。的nanospike的整体布朗运动的强烈抑制，观察到的平均平方位移减少11.6 dB，表明强烈的光学机械稳定的nanospike和腔模式之间的线性耦合。冷却主要是由光热效应和纳米钉和WGM谐振器之间的光学力的组合引起的。结果是直接相关的WGM谐振器的许多应用，包括原子物理学，光学力学和传感。
2020-09-01 physics.optics
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
Synchronization in PT-symmetric optomechanical resonators
同步在自同步、通信、神经网络等领域有着重要的应用。本文通过引入PT对称结构，提出了一种在两个耦合光机械谐振腔中实现两个机械模式同步的机制。结果表明，通过减小两个光机械谐振器之间的耦合强度，可以提高两个远离谐振的机械模式之间的同步程度。另外，当我们考虑光机械谐振腔中的随机噪声时，我们发现在特定的参数范围内，更多的噪声可以提高系统的同步程度。我们的研究结果开辟了PT对称系统和同步研究的新维度。
2020-04-04 physics.optics quant-ph
Solid-state laser refrigeration of a semiconductor optomechanical resonator
光热加热代表了限制许多纳米级光电和光机械器件（包括纳米激光器、量子光机械谐振器和集成光子电路）的性能的主要约束。尽管已经报道了辐射压力阻尼将光机械谐振器的单个振动模式冷却到其量子基态，但是迄今为止还没有报道光机械谐振器内的内部材料温度经由激光激发冷却。在这里，我们证明了直接激光制冷的半导体光机械谐振器> 20 K低于室温的基础上发射的上转换，反斯托克斯光致发光的三价镱离子掺杂在氟化钇锂（YLF）主机晶体。光学制冷介质谐振器的晶格有可能影响几个领域，包括扫描探针显微镜，弱力的传感，原子质量的测量，以及辐射平衡固体激光器的发展。此外，光学制冷谐振器在未来可能被用作一个有希望的起点，以执行运动冷却，用于在介观长度尺度上探索量子效应、集成光子器件内的温度控制以及量子材料的固体激光器制冷
2019-10-04 physics.app-ph physics.optics
Integrated high frequency aluminum nitride optomechanical resonators
氮化铝（AlN）材料具有优良的机电性能，在微机电谐振器中得到了广泛的应用。在这里，我们展示了使用AlN作为光学机械材料，同时提供低的光学和机械损耗。采用悬环结构的集成AlN微晶体谐振器具有较高的光学品质因数（Q），负载Q值高达125，000。在环境空气中，GHz轮廓模式的布朗运动的光机转换产生6.2 \times 10^（-18）m/Hz^（1/2）的位移灵敏度。
2012-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optomechanically induced non-reciprocity in microring resonators
我们描述了一种新的方法，在芯片上的光学非互易性，它利用强的光机械相互作用的微谐振腔。通过在一个方向上光学地泵浦环形谐振器，光机械耦合仅在该方向上增强，并且因此，系统表现出非互易响应。对于不同的配置，该系统可以作为一个光隔离器或相干非互易移相器。我们表明，这样的设备上的单光子水平的操作可以实现与现有的技术。
2012-03-16 physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with ultra-high Q crystalline micro-resonators
我们首次在超高Q晶体回音壁模（WGM）谐振器中观察到光-机耦合。晶体材料的高纯度使得光学品质因数超过10^{10}，精细度超过10^{6}。同时，获得大于10^{5}的机械品质因数，仍然受到夹持损失的限制。与先前展示的圆柱形谐振器相比，机械模式的有效质量可以通过制造CaF 2微盘谐振器而显著降低。在10^{-18} m/sqrt{Hz}级的光学位移监测揭示了频率高达20 MHz的机械径向模式，对应于前所未有的边带因子（>100）。与晶体材料中的弱固有机械阻尼一起，这种高sindeband因子使得晶体WGM微谐振器有希望用于反作用规避测量、分辨边带冷却或光机械法向模式分裂。此外，这些谐振器可以在光机械布里渊激光可以变得可访问的机制中操作。
2010-03-23 physics.optics
Electromagnetically induced transparency and wide-band wavelength conversion in silicon nitride microdisk optomechanical resonators
我们证明了光机械介导的电磁感应的透明度和波长转换的氮化硅（Si3N4）微盘谐振器。制造的器件支持品质因数（Q）为10^6的回音壁光学模式，以及Q=10^4和625 MHz的谐振频率的径向呼吸机械模式，使得系统处于分辨边带状态。将强光学控制场放置在光学模式的红（蓝）失谐边带上会产生与共振探测光束的相干干涉，从而为探测器引入透明（吸收）窗口。对于器件的多个光学模式观察到这一点，所有这些光学模式都耦合到相同的机械模式，并且由于Si3N4的大带隙，这些光学模式可以在波长上广泛分离。利用这些特性来演示频率跨度为69.4 THz的1300 nm和980 nm波段之间的光信号的频率上转换和下转换。
2013-06-03 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
Silicon Double-Disk Optomechanical Resonators from Wafer-Scale Double-Layered Silicon-on-Insulator
本文提出晶圆级双层SOI制造工艺，首次实现硅双盘WGM光机械谐振器的集成制造，器件光学品质因数达10^5量级、单光子光机械耦合约15 kHz。
2025-05-07 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
Diamond Integrated Optomechanical Circuits
金刚石由于其高杨氏模量、与恶劣环境的兼容性和优异的热性能，为实现微机械和纳米机械谐振器提供了独特的材料优势。与此同时，5.45eV的宽电子带隙使金刚石成为集成光学的合适材料，因为它具有宽带透明性和不存在硅光子学中常见的自由载流子吸收。在这里，我们利用这两个工程师全面的光学机械电路的金刚石薄膜。我们表明，多晶金刚石薄膜制备的化学气相沉积提供了一个方便的晶圆级基板实现高品质的纳米光子器件。使用独立的纳米机械谐振器嵌入在芯片上的马赫-曾德尔干涉仪，我们证明了通过梯度光学力有效的光学机械转导。制造的金刚石谐振器可再现地显示高达11，200的高机械品质因数。我们的低成本、宽带、无载波光子电路有望在超高频下实现全光传感和光机械信号处理。
2013-12-16 physics.optics
Parametric amplifier mediated nonreciprocal phonon laser in non-Markovian optomechanical resonators
Northeast Normal University（东北师范大学）；Ludong University（鲁东大学）；Shangrao Normal University（上饶师范学院）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文提出并研究了非马尔可夫光机谐振器中由DOPA介导的非互易声子激光器，利用萨尼亚克-斐索效应实现单向激光，并发现非马尔可夫效应可进一步降低阈值功率，增强激光性能。
2026-10-07 physics.optics
Optomechanical THz detection with a sub-wavelength resonator
太赫兹（THz）光谱域提供了无数的应用，涵盖化学光谱学，医学，安全和成像[1]。它最近也成为光-物质相互作用基础研究的游乐场[2-6]。太赫兹科学和技术可以受益于光机械方法，利用光与微型机械谐振器的相互作用[7，8]。到目前为止，光学力学主要集中在光学和微波领域，导致新型量子实验[9-11]和光学微波转换器的发展[12-14]。在这里，我们展示了一个集成的元原子[15]太赫兹谐振器，其柔性部分充当机械振荡器。在该装置中，自由空间THz光子由谐振器收集，并感应高频电流和电荷，这些电流和电荷又耦合到机械自由度。由此产生的机械运动是光学读出，使我们的设备在室温下作为一个紧凑和高效的太赫兹探测器。此外，该器件在高调制频率（> 10 MHz）下工作，远远超过Golay电池、热电探测器和低温半导体测辐射热计的截止频率[16，17]。值得注意的是，我们的实验明确揭示了一个瞬时太赫兹检测机制所产生的纳米级库仑相互作用，与噪声等效功率，这是潜在的频率无关。除了这种效果，我们紧凑的几何结构允许非冷却测辐射热检测[18]，具有极短的热扩散时间（几微秒）和高探测率。
2017-05-31 physics.optics
Efficient anchor loss suppression in coupled near-field optomechanical resonators
通过朝向衬底的辐射的弹性耗散是微机械谐振器和纳米机械谐振器中的主要损耗通道。设计这些谐振器与光学腔的耦合进一步使低损耗光机械器件的设计复杂化并受到限制。在这项工作中，我们依赖于机械辐射的相干抵消，以证明材料和表面吸收限制的硅近场光机械谐振器在几十MHz的振荡。我们的耗散抑制计划的有效性进行了研究，在室温和低温。而在室温下，我们可以达到7.61 k的最大品质因数（$fQ$ -$10^{11}$ ~Hz量级的乘积），在22 k下，品质因数增加到37 k，导致$2\times10^{12}$ ~Hz的$fQ$ -乘积。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface Sensitive Microfluidic Optomechanical Sensors
基于薄壁玻璃毛细管的微流体光机械谐振器（uFOMR）在液体存在下支持高Q因子（>1000）的机械模式。在这封信中，uFOMR的表面变化的敏感性进行了研究，通过逐层去除SiO2分子从uFOMR内表面使用各种浓度的氢氟酸溶液。观察到频率下移，灵敏度为1.2 Hz/（pg/mm 2），其转化为83 pg/mm 2的表面密度检测限。这项工作打开了一扇门，使用光学机械模式的检测和表征的分子附近的谐振器表面。
2014-07-08 physics.optics
Optical circulation in a multimode optomechanical resonator
光环行器是现代通信技术的重要组成部分。这些非互易元件具有定向路由光子的能力，在光子电路中提供了有用的功能，并为信息处理的基础研究提供了前景。因此，开发高效的光学循环器提出了一个重要的挑战，特别是实现不依赖于磁场偏置来破坏互易性的紧凑的可重新配置的实现。我们演示了基于辐射压力相互作用的片上多模光机系统中的光循环。我们表明，机械介导的光学模式转换在硅微环提供了一个合成的规范偏置的光，这使得4端口环行器通过利用适当的光路之间的定制干涉。我们确定了两个边带条件下，理想的循环接近。这允许在所有相关通道中通过实验证明$\sim$ 10 dB隔离和$<$ 3 dB插入损耗。我们展示了主动控制带宽、隔离比、噪声性能和循环方向的可能性，为可重构集成纳米光子电路提供了理想的机会。
2017-08-25 physics.optics
Miniature GaAs disk resonators probed by a looped fiber taper for optomechanics applications
GaAs圆盘谐振器（在我们的工作中，典型圆盘尺寸为5 \mum * 200 nm）是用于增强光机械耦合的良好候选者，这要归功于它们将光能和机械能两者限制在亚微米相互作用体积中的能力。我们提出的GaAs光盘的光机械特性的近场光耦合从锥形二氧化硅纳米波导的结果。观察到光学Q因子高达几个10^5的回音壁模式。讨论了临界耦合、光学共振偶极分裂和模式识别。我们最终展示了一个光学力学现象的光学力吸引的二氧化硅锥盘。这种现象表明，机械和光学自由度在微纳米级自然耦合。
2012-06-16 physics.optics
Optomechanical second-order sidebands and group delays in a Kerr resonator
从理论上研究了非线性克尔腔中的高阶光机诱导透明过程。确定了由克尔效应引起的光腔模式的频移，这导致信号及其高阶边带的非对称OMIT窗口。我们还发现，边带振幅和相关的群延迟敏感地依赖于克尔非线性的强度。这表明了利用各种非线性光学腔来增强或控制OMIT器件性能的可能性。
2018-01-26 physics.optics quant-ph
Improved optomechanical disk resonator sitting on a pedestal mechanical shield
实验证明了GaAs盘形光机械谐振器的机械品质因数Q的可控增强。在1.3 GHz下振动的具有集成在其基座中的机械屏蔽的MEMS显示出Q提高了10至16倍。结构的数值模拟和不同的振动模式进行观察，这阐明了Q增强机制。提出了一种优化的双盘几何形状，保证Q值在百万以上的大参数范围内。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Uncooled low-noise thin-film optomechanical resonator for thermal sensing on lithium niobate
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明希电子与计算机工程学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Chandra Family Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校昌德拉家庭电子与计算机工程学院）
该研究开发了一种基于薄膜铌酸锂的紧凑光学机械共振器，实现高灵敏度热感应与无冷却红外检测。
2026-01-06 physics.optics
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
High-Q silicon optomechanical microdisk resonators at gigahertz frequencies
我们报告的圆盘形硅光机械谐振器的频率高达1.75 GHz的双频带。对圆盘的面内振动模式的热运动进行光学转换，得到的位移灵敏度为4.1 \times 10^（-17）m/Hz^（1/2）。由于减小的箝位损耗，这些盘谐振器具有高的机械品质因数（Q），在环境空气中测量的1.47 GHz模式的最高值为4370。数值模拟的模态频率和机械Q值的不同底切盘显示模态耦合，并建议一个现实的基座尺寸，以实现最高的可能的Q值。
2012-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong optomechanical interactions in a sliced photonic crystal nanobeam
腔光学机械系统可用于机械运动的灵敏检测和控制机械谐振器，直到量子水平。光学和机械自由度相互作用的强度由光子-声子耦合率$g_0$定义，该耦合率在纳米级系统中特别大。在这里，我们展示了一个光学机械系统的基础上切片光子晶体纳米梁，结合了亚波长的光学限制与低质量的机械模式。分析运动的转换和辐射压力的影响，我们发现耦合率$g_0$ /2π = 11.5 MHz，超过以前报道的值的数量级。使用这种相互作用，我们检测谐振器的运动与噪声不精确度低于在标准的量子极限，即使该系统具有小于$10^3$的光学和机械品质因数。宽的带宽是有用的应用在微型传感器，并为基于测量的控制谐振器的运动状态。
2015-05-02 physics.optics
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
Kerr-optomechanical spectroscopy of multimode diamond resonators
本研究对金刚石微盘进行宽带光机械光谱分析，观察到频率高达10 GHz的高品质因子机械模式，并通过Fano干涉估计其光机械耦合超过10 kHz，结合高每声子应力，表明其适用于高频多模光机械和自旋-光机械耦合。
2023-06-17 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
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
Thermalization properties at mK temperatures of a nanoscale optomechanical resonator with acoustic-bandgap shield
在亚开尔文温度下对机械谐振频率为3.6GHz的纳米硅光机械晶体腔进行了光学测量。我们推断光学吸收引起的加热和阻尼的机械谐振器的声子占有率和运动边带不对称性的测量。在最低的探测功率和最低的冰箱温度（10mK）下，发现局域机械共振以400Hz（Q= 9 × 10^6）的速率耦合到温度为270mK的热浴中。这些测量结果表明，硅光机械晶体冷却到毫开尔文温度应该适合于各种实验，涉及光子和声子之间的相干耦合在单量子水平。
2014-03-14 physics.optics quant-ph
Optomechanical Ramsey Interferometry
本文采用Ramsey的分离振荡场方法研究光机械谐振腔中力学系统的相干性。在发射光场中，当两个脉冲在时间上分开时，观察到高分辨率的Ramsey条纹。我们发展了一个理论来描述拉姆齐条纹下的瞬态光机行为。我们还使用石英微谐振器进行了实验演示。该方法具有通用性，可用于不同类型的机械谐振器、机电谐振器。
2014-08-22 physics.optics quant-ph
Optomechanically-induced-transparency cooling of massive mechanical resonators to the quantum ground state
大质量机械物体的基态冷却仍然是一个困难的任务，受到未解决的机械边带的限制。我们提出了一种光机诱导透明冷却方案，在两个机械模耦合到同一个光腔模的纯光机系统中，在没有解决边带条件的情况下实现机械运动的基态冷却。我们表明，基态冷却是可以实现的边带分辨率$ω_{m}/κ$低至0.003。这为大质量宏观器件的量子操纵和高精度测量提供了新的途径。
2015-04-17 physics.optics quant-ph
Free-space optomechanical liquid probes using a twin-microbottle resonator
腔光力学提供了高性能的传感器技术，该方案也适用于生物和流变应用的液体样品。然而，先前报道的使用流体毛细管通道和液滴的方法是基于固定的设计结构，因此不允许主动自由空间接近样品。在这里，我们展示了一种替代技术，使用基于探针的架构与双微瓶谐振器。探头由两个微瓶光机械谐振器组成，其中一个瓶（用于检测）浸入液体中，另一个瓶（用于读出）放置在空气中，通过读出瓶的高光学Q（~107）保持优异的检测性能。该方案允许检测检测瓶的热机械运动以及其光机械边带驱动。这种技术可以在任意介质中的目标位置进行原位计量，并可以扩展到超灵敏的生物芯片和流变仪。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Real-time sensing with multiplexed optomechanical resonators
纳米机电谐振器已成功地用于各种传感应用。它们的极端分辨率来自于它们以低捕获面积为代价的小尺寸，使得“大海捞针”问题变得尖锐。这导致仪器灵敏度差和分析时间长。此外，电转换在频率上受到限制，这限制了可实现的机械带宽，再次限制了吞吐量。多路复用大量的高频谐振器似乎是一种解决方案，但这对于电转换来说是复杂的。我们在这里提出了一个解决这些问题的途径，非常高的频率光机械谐振器的多路复用方案。我们演示了通过超大规模集成工艺制造的三个硅微盘谐振器的同时频率测量。读出结构简单，不会降低感测分辨率。这为实现多参数分析、极低的检测极限和响应时间的传感器铺平了道路。
2021-07-09 physics.app-ph physics.optics
Coherent mechanical noise cancellation and cooperativity competition in optomechanical arrays
研究多个耦合机械谐振器之间的相互作用是光力学领域一个很有前途的新方向。了解相互作用的动力学可以产生丰富的新效应，例如增强耦合和多体物理。特别地，多谐振器光学机械系统允许由于光学腔相干耦合机械谐振器而引起的不同的动态效应。在这里，我们研究了两个SiN膜和一个单一的光学模式的机械响应，并发现腔诱导的本地和腔转导的谐振器所经历的热噪声之间的时间延迟。这导致光学机械相位滞后，导致相消干涉，以可控的方式抵消机械热噪声高达20 dB，符合我们的理论预期。膜之间的有效耦合的基础上，我们进一步提出，推导和测量的集体效应，协同竞争的机械耗散，其中一个谐振器的线宽取决于其他谐振器的耦合效率（协同）。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent Optomechanical State Transfer between Disparate Mechanical Resonators
混合量子系统已经被开发出各种机械，光学和微波谐振子。耦合产生了丰富的相互作用库，包括双模压缩，交换相互作用，反作用逃避和热控制。在多模机械系统中，不同尺度（频率和质量两者）的耦合谐振器利用每个谐振的优点。举例来说：一个高频的、容易操纵的谐振器可以与一个低频的大质量物体纠缠在一起，用于引力退相干的测试。在这里，我们展示了两个空间和频率分离的谐振腔之间的相干光机械状态交换的质量比为4。我们发现，通过使用两束远失谐的激光，通过一个非常类似于原子物理学中的STIRAP（受激拉曼绝热通道）的过程，有效的状态转移是可能的。虽然演示是经典的，但同样的技术可以用来在量子体系中产生振荡器之间的纠缠。
2017-04-07 physics.optics quant-ph
Strain coupling of a single exciton to a nano-optomechanical resonator
本研究实现了由应变介导的半导体量子点与光机械腔的耦合，测得真空应变耦合速率约214 kHz，为利用声子耦合片上量子系统提供了重要进展。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Slot-mode-coupled optomechanical crystals
我们提出了一种腔光学机械系统的设计方法和分析，在该系统中，纳米梁谐振器的局部GHz频率机械模式与单独的纳米梁光学腔的高品质因数（Q>10^6）光学模式倏逝耦合。使用单独的纳米梁提供了灵活性，使系统的光学和机械的独立设计和优化成为可能。此外，小间隙（约。25 nm）引起了槽模效应，其使得能够实现大的零点光机械耦合强度，其中在980 nm处的Si 3 N4系统中g/2 pi> 300 kHz，并且在980 nm处的Si 3 N4系统中g/2 pi约为300 kHz。在1550 nm处，在Si系统中为900 kHz。在SiN中可以实现与GHz机械振荡器的大耦合强度的事实是重要的，因为这种材料具有宽的光学透明窗口，这允许在整个可见光和近红外范围内操作。作为该平台的应用，我们考虑1300 nm和980 nm之间的宽带光频率转换，使用两个光学纳米束腔耦合在机械纳米束谐振器的呼吸模式的两侧。
2012-07-20 physics.optics
Photon-phonon parametric oscillation induced by the quadratic coupling in an optomechanical resonator
本文发现并研究了在大尺度运动状态下，二次耦合对光机械谐振腔平均场动力学的直接光子-声子参量效应。在较弱的泵浦功率下，机械谐振器阻尼到稳态，其非线性静态响应被二次耦合敏感地修正。当驱动功率超过静态能量平衡时，稳态通过Hopf分岔失去稳定性，由于二次耦合的参数效应，谐振器产生稳定的自维持振荡（极限圆行为），其离散能量具有阶梯状的振幅，这可以通过谐振器增益和损耗之间的功率平衡来大致理解。进一步增加泵浦功率可以通过典型的倍周期分岔引起谐振腔的混沌动力学，但可以通过反转分岔过程回到极限圆状态的参数效应来稳定。通过动力学的最大李雅普诺夫指数数值验证了分岔到逆分岔的转变，表明二次耦合是抑制光机械谐振腔混沌行为的有效途径.此外，二次耦合对光机械谐振腔动态跃迁的参量效应可以通过腔场的输出功率谱方便地检测或跟踪。
2017-05-07 nlin.CD physics.optics quant-ph
Multimode oscillation and its route to chaos in transverse-mode-coupled optomechanical resonators
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）
本文展示横模耦合光机平台，通过工程化机械模式抑制低阶内共振，实现稳定多模振荡，并观察拍频分数化及混沌，为高维非线性动力学提供可扩展平台。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Evanescent straight tapered-fiber coupling of ultra-high Q optomechanical micro-resonators in a low-vibration helium-4 exchange-gas cryostat
我们研制了一种装置，在氦-4低温恒温器中使用1550 nm波长的直锥形光纤耦合50微米直径的回音壁二氧化硅微环形谐振器。在专门用于提高机械稳定性的顶部加载探头上，我们使用专门开发的“低温切片机”对腔体进行光学探测，从而记录低温下光机系统的校准机械光谱。然后，我们展示了一个63 MHz的环形谐振器的机械模式下到低温恒温器的基础温度为1.65 K，从而证明了通过静态低压交换气体的热传导的低温制冷的可行性。因此，在光机械方面，我们提供了一种功能强大的多功能工具，在光耦合效率、机械稳定性和低温冷却方面具有最先进的性能。
2013-05-20 physics.ins-det physics.optics
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
