Optomechanical characterization of silicon nitride membrane arrays
我们报告平行微机械膜阵列的光学和机械特性。成对的高拉伸应力、100 nm厚的氮化硅膜彼此平行地组装，间距为8.5至200 $μ$ m。它们的光学性质是准确地确定使用宽带和单色照明的组合和最低的振动模式频率和机械品质因数的干涉测定。所展示的结果和技术是有前途的集体现象的调查光机阵列。
2017-01-17 physics.optics quant-ph
Optomechanically induced transparency in membrane-in-the-middle setup at room temperature
我们证明了模拟的电磁感应透明的室温腔光学机械设置由一个薄的Fabry-Pérot腔中的透明膜形成。由于相消干涉，当泵浦光与腔的运动红边带共振时，弱探测光场被腔完全反射。在这种情况下，我们推断光的数百微秒的显著减慢，这很容易通过沿着腔轴移动膜来调整。我们还观察到了当泵浦光与蓝边带共振时，由于相长干涉而产生的电磁感应放大现象。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct laser-written optomechanical double membranes in an optical microcavity
University of Bonn（波恩大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究采用3D直接激光写入技术制备光纤法布里-珀罗微腔中的双膜谐振器，实现可控机械模式杂化与增强集体光机械耦合，为多模腔光力学提供可扩展平台。
2026-10-30 physics.optics quant-ph
High-reflectivity, high-Q micromechanical membranes via guided resonances for enhanced optomechanical coupling
利用光子晶体（PhC）平板结构中的Fano型导谐振（GR），数值模拟和实验验证了高Q值SiNx薄膜型谐振器在中间膜光学机械（OM）系统中的光学反射率增强。50 nm厚的PhC膜的正入射透射率和机械衰荡测量表明，GR接近1064 nm，导致反射率增加约4 \times，同时保持高达约5 \times 10 ^6的高机械Q因子。这些结果将允许通过增加OM耦合来改进中间OM系统中的膜，从而呈现朝向这种膜的基态冷却的路径和相关量子效应的观测。
2011-10-17 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
Direct laser-written optomechanical membranes in fiber Fabry-Perot cavities
本文在光纤法布里-珀罗腔内实现三维激光写入聚合物薄膜的腔光机械耦合，获得约30 kHz真空耦合，并展示低温下超线宽的光机械弹簧调谐及可扩展集成平台。
2024-01-23 physics.optics quant-ph
A controllable two-membrane-in-the-middle cavity optomechanical system
我们报道了一个法布里-珀罗腔中有两个介质膜的光机系统。测量了这种中间两膜系统的谐振频率，得到了有趣的类带结构图。该系统对系统参数具有很强的可控性。每个膜的位置和角度可以根据需要通过将两个膜分别放置在腔内来操纵。膜的振动模式的本征频率也可以用压电单独调谐。该方案可以直接扩展到中间多膜系统，其中涉及两个以上的膜。这样一个良好的可控多膜光学机械系统提供了一个很有前途的平台，研究非线性和量子动力学现象的多模光学机械与不同的机械振荡器。
2018-12-21 physics.optics
Giant enhancement of tunable optomechanical coupling via ultrarefractive medium
探索光机械谐振器的基本量子行为是最近的极大兴趣，但需要实现强耦合制度。本文研究了所谓的中间膜（MITM）光机械系统的光学光子-声子耦合。利用耦合模理论，我们发现，光机械耦合成正比的膜的电极化率。通过考虑掺杂原子或自旋到膜中并适当地驱动它们，我们诱导了可调谐的超大折射率而没有吸收，这增强了光机械耦合。利用这一点，我们预测了一个超强的单光子强耦合与大的量子协同效应的Er 3+掺杂剂在低温下，而Cr 3+在红宝石膜可能会显示超大的量子协同效应在室温下。我们的方案还可以在很宽的范围内调节耦合的强度，并且还可以控制光机械力是吸引力还是排斥力。我们的工作打开了一扇大门，基础物理和应用依赖于实现强耦合制度的量子光学机械系统。
2015-06-21 physics.optics quant-ph
Optomechanical systems with a Fano membrane in the middle
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究在 FP 腔中心放置光子晶体法诺膜的腔光力学，考虑膜反射率的两个极限情况，用量子朗之万方程等方法，表明该系统可产生窄光学正常模式，能有效实现边带分辨率及膜运动基态冷却，是光谱和光机械工程的有前途平台。
2026-08-17 physics.optics quant-ph
Optical response of a dual membrane active-passive optomechanical cavity
我们研究了一种双膜主动-被动腔，其中每个机械膜通过双声子过程分别与被动腔和主动腔二次耦合。由于在二次耦合光机系统的平均场近似失败的事实，因此，为了完整地分析系统，我们切换到一个更广义的平衡方法，即Keldysh Green的功能方法。我们使用预定的全延迟格林函数计算透射率，然后数值研究各种参数对透射系数的影响，并详细讨论它们背后的特征和物理。在光响应率的基础上，我们进一步扩展了对快光和慢光现象的研究。结果表明，在适当选择腔参数的情况下，该系统不仅可以实现超快光/超慢光，而且可以实现快光和慢光的相互转换。
2020-11-11 physics.optics quant-ph
2D photonic-crystal optomechanical nanoresonator
我们提出了一种光学优化的光学机械设备的基础上，悬浮的InP膜图案化的二维近波长光栅（NWG）的基础上的二维光子晶体的几何形状。我们首先通过数值模拟确定一组几何参数，在50 nm的跨度上提供高于99.8%的反射率。然后，我们研究了有限的光腰和横向尺寸的NWG模式，使用不同的数值方法引起的限制。NWG光栅，穿在一个悬浮的InP 265 nm厚的膜，被用来形成一个紧凑的微腔涉及悬浮纳米膜作为端镜。所得腔体具有小于10 $μ$ m的腰部尺寸和在200范围内的精细度。它被用来探测纳米膜的力学模式的布朗运动。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum dynamics of a vibrational mode of a membrane within an optical cavity
光机械系统是实现用于存储和重新分配量子信息的量子接口的有希望的候选者。在这里，我们集中在一个高精细光学腔的情况下，薄振动的半透明膜在中间。我们表明，强大的和稳定的光机纠缠可以实现在系统中，即使在不可忽略的光吸收膜的存在。我们还提供了一些初步的实验数据显示辐射压力诱导的光学双稳。
2010-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sail membranes for optomechanical accelerometry
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学学院）；Mechanical, Automotive and Materials Engineering, University of Windsor（温莎大学机械、汽车与材料工程系）
研究光机械加速度测量，通过贝叶斯优化氮化硅膜发现帆状蹦床谐振器，频率降且保持Q质量积，展示相关器件性能，实现低温帆状膜阵列，可用于新物理搜索和分布式量子传感实验。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Quantum dynamics of a high-finesse optical cavity coupled with a thin semi-transparent membrane
本文研究了由中心带有振动薄膜的法布里-珀罗腔构成的腔光机系统的量子动力学。我们首先推导出描述腔模与薄膜振动模之间辐射压相互作用的一般多模哈密顿量。然后，我们限制分析的标准情况下，一个单一的腔模式与一个单一的机械谐振器相互作用，我们确定在何种程度上光吸收膜阻碍达到量子制度的腔膜系统。我们表明，膜吸收并不构成严重的限制，可以同时实现基态冷却的振动模式的膜和静态的光机纠缠与国家的最先进的设备。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Integrated optomechanical arrays of two high reflectivity SiN membranes
多元腔光学力学是利用机械谐振器观察新效应的一个方向。几个令人兴奋的想法包括超辐射，增加光机械耦合，以及不同机械模式之间的量子效应等。实现这些实验到目前为止是困难的，因为由于每个元件所需的高反射率，需要元件相对于彼此的极其精确的定位。在这里，我们克服了这一挑战，并提出了在一个单一的芯片中的两个高反射机械谐振器的单片阵列的制造。我们表征的光谱和这些200 $μ$米长的法布里-珀罗干涉仪的损失，测量精细值高达220。此外，我们观察到增强的腔场和机械质心模式之间的耦合率相比，单膜的情况下。进一步增强与这些设备的耦合预测，有可能达到单光子强耦合制度，这些集成结构为未来的多模量子实验提供了一个令人兴奋的前景。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Generating 10-GHz phonons in nanostructured silicon membrane optomechanical cavity
硅纳米光子波导中光子和声子的灵活控制是通信、传感和量子技术中新兴应用的关键特征。强声子漏向二氧化硅下包层阻碍了绝缘体上硅的光机械相互作用。通过完全或部分去除二氧化硅下包层以形成基座或硅膜波导，已经规避了这种限制。显著的光机械相互作用已被证明在硅中使用基座条，膜肋，和光子/声子晶体膜波导。尽管如此，机械频率仍限于1-5 GHz范围。在这里，我们利用周期性纳米结构的硅薄膜光栅的形状GHz的声子模式和近红外光子模式，同时实现机械频率（10 GHz）和强的光子-声子重叠（61.5%）。基于这一概念，我们实验证明了一个一维光机械微谐振器的高机械频率为10 GHz和品质因数为1000。这些结果是在室温和环境条件下获得的，腔内光功率低于1 mW，说明所提出的方法能够实现机械模式的有效光学驱动。
2021-03-26 physics.optics
Optomechanical and Photothermal Interactions in Suspended Photonic Crystal Membranes
我们在这里提出了一个光学机械系统制造的新的应力管理技术，使我们能够暂停无缺陷的硅光子晶体膜上的硅绝缘体（SOI）衬底上的间隙，可调到200 nm以下。我们的器件能够在大的表面积上产生强大的吸引力和排斥力，具有简单的内耦合和外耦合，并具有迄今为止任何几何结构中最强的排斥光机械耦合（gOM/2π ~ -65 GHz/nm）。探讨了光机械和光热机械动力学之间的相互作用，后者用于实现机械模式的冷却和放大，表明我们的平台非常适合于低功率质量，力和折射率传感以及光机械加速度计的应用。
2012-10-30 physics.optics
Comparing nonlinear optomechanical coupling in membrane-in-the-middle and single-cavity optomechanical systems
在腔光学力学中，光场与机械谐振腔模式之间的非线性相互作用使得在经典和量子测量以及信息处理中能够实现各种独特的效应。在这里，我们描述了非线性光学机械耦合在膜中的中间（MIM）设置的方式，允许直接比较的内在光学机械非线性在一个标准的，单腔光学机械系统。我们发现，如Ludwig等人arXiv：1202.0532所预测的，MIM系统中非线性光机耦合的增强受限于系统的边带分辨率的程度。此外，我们表明，MIM系统的非线性对线性转导的选择性具有相同的限制，在一个单一的腔系统。这些发现对使用MIM系统有利的实验施加了限制。我们讨论了这个系统中的动力学反作用效应，发现这些效应每腔光子是完全一样强，在一个单一的腔系统，同时允许减少所需的输入功率。我们建议使用非线性增强和降低输入功率在现实MIM系统对参量压缩和预示的声子对，并评估这两种效果的大小的限制。
2020-07-17 physics.optics
Membrane-based Optomechanical Accelerometry
光机械加速度计承诺量子限制读出，高检测带宽，自校准和辐射压力稳定。我们提出了一个简单的，可扩展的平台，使这些好处与纳米$g$灵敏度在声频，基于一对垂直集成的硅$_3$ N $_4$膜不同的刚度，形成一个光学腔。作为示范，我们集成了超高Q值（$>10^7$），毫米级硅$_3$ N $_4$蹦床膜以上的未图案化的膜在同一Si芯片上，形成一个精细$\mathcal{F}\approx2$腔。在传输中使用直接光电探测，我们解决了膜的相对位移与散粒噪声限制的不精确度为7 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$，产生热噪声限制的加速度灵敏度为562 n $g/\sqrt{\text{Hz}}$超过1 kHz的带宽集中在基本蹦床共振（40 kHz）。为了说明辐射压力稳定的优点，我们将蹦床冷阻尼到4 mK的有效温度，并利用减少的能量方差来在几分钟的积分时间内解决50 n $g/\sqrt{\text{Hz}}$的应用随机加速度。在未来，我们设想在低温恒温器中运行这些设备的小规模阵列，以寻找基本的弱力，如暗物质。
2022-08-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Membrane-in-the-middle optomechanical system and structural frequencies
针对含可移动介电膜的一维膜居中光机械腔，本文提出与膜位置无关的结构角频率，给出薄膜近似公式，并用多尺度解准确描述电磁势。
2024-09-06 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Spontaneous symmetry-breaking in optomechanical cavity
对所谓的“中间膜”光机械腔的理论研究表明，它经历了作为膜透明度的函数的自发对称性破缺。这种现象的典型特征是序参量的平方根发展和临界磁化率的发散。在合同的经典自发对称性破缺系统的铁磁体和铁电体，在考虑的系统，这种发散仍然是，由于干扰效应，一个“内部”的系统属性，这并没有揭示自己在任何发散的观察。光机械腔中的自发对称性破缺可能为增强光机械相互作用开辟一条新的途径。
2020-05-26 physics.optics quant-ph
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
Thermal noise and optomechanical features in the emission of a membrane-coupled compound cavity laser diode
通过测量氮化硅悬浮膜作为近红外Littrow激光二极管的外反射镜的热运动，我们演示了使用复合光学腔作为线性位移检测器。由膜振动引起的激光光功率波动由集成在激光器内的光电二极管收集，然后用光谱分析仪测量。在零差结构中，研究了压电驱动器驱动的膜的动力学特性随气压和驱动器位移的变化关系。在$\sim 73$ kHz下基本机械模式的高Q因子（在$8.3 \cdot 10^{-3}$ mbar下的$\sim 3.4\cdot 10^4$）保证了足够高的检测灵敏度，可以直接测量室温下的热运动（$\sim 87$ pm RMS）。本文介绍的复合腔系统可作为台式、低成本的线位移检测器应用于腔光机。此外，由于激光复合腔的强光学非线性，这些系统打开了新的视角，在介观尺度上的非马尔可夫量子特性的研究。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity optomechanical bistability with an ultrahigh reflectivity photonic crystal membrane
以亚波长周期图案化的光子晶体（PhC）膜提供了高反射率、低质量和高机械品质因数的独特组合。我们展示了一个PhC膜，我们使用的法布里-珀罗腔的一面镜子与精细度高达$F=35,000(500)$，对应于一个记录高的PhC反射率$R=0.999835(6)$。基本机械频率为426 kHz，是光学线宽的两倍多，使其牢牢地处于解析边带状态。真空中的机械品质因数是$Q=1.1(1)\times 10^6$，这使我们能够实现与${\cal C}_0=6.6\times10^{-3}$一样高的单光子协同性值。我们很容易将光机械双稳看作是腔传输中的滞后现象。当输入功率超过双稳态阈值时，即使存在空气阻尼，动力学反作用也会引起1~MHz以上的强机械振荡。该平台将促进光机、精密传感和光机诱导双稳态应用的发展。
2022-11-18 physics.app-ph physics.optics
Integration of hBN Single-Photon Emitters into a Hybrid Optomechanical Membrane-in-the-Middle Fiber-Cavity
Institute for Quantum Optics, Ulm University（乌尔姆大学量子光学研究所）
研究将六方氮化硼单光子发射器集成到混合光机械系统的方法，解决了薄片形貌散射损耗等技术难题，实现了发射器与光纤腔模式耦合，观察到室温下光谱增强及膜振动模式与腔耦合发射，为混合自旋光机械学研究提供起点。
2026-07-22 physics.optics
Cryogenic Optomechanics with a Si3N4 Membrane and Classical Laser Noise
我们展示了一个低温光学机械系统，包括一个灵活的Si3N4膜放置在中心的自由空间光学腔在400 mK的低温环境。我们观察到的机械品质因数Q > 4 × 10^6的261 kHz的基本鼓膜模式的膜，和腔共振半宽度为60 kHz。因此，光机系统在分辨的边带极限下工作。我们监测膜的热运动，使用外差光路能够同时测量两个机械边带，并发现所观察到的光学弹簧和阻尼定量与理论一致。机械边带表现出法诺线型，并解释这一点，我们开发了一个理论描述外差测量相关的经典激光噪声的存在下。最后，我们讨论了使用一个无源滤波腔，以消除经典的激光噪声，并考虑未来的要求激光冷却这个相对较大的和低频的机械元件非常接近其量子力学基态。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Designing evanescent optical interactions to control the expression of Casimir forces in optomechanical structures
我们提出了一种光学机械结构，包括一个光子晶体（多孔）膜悬浮在一个分层的绝缘体上硅衬底，其中共振键合/反键合光学力由外部入射光从上面创建，使全光学控制和驱动的静摩擦力引起的卡西米尔力的影响。以这种方式，人们可以控制卡西米尔力如何在膜的机械动力学中表达，不是通过直接改变卡西米尔力，而是通过光学地修改几何形状并抵消机械弹性常数以使系统进入或离开卡西米尔物理学占主导地位的状态。膜对入射光的相同光学响应（反射光谱）可用于精确测量卡西米尔力对膜的平衡分离的影响。
2011-04-18 physics.optics
Room temperature mass sensing based on nonlinear optomechanical dynamics: membrane-in-the-middle versus suspended membrane
本研究基于腔光力学系统经典非线性动力学，对比中间膜式与悬浮膜式两类系统的质量传感性能，通过双音激光驱动关联机械振荡与腔场边带实现质量检测，中间膜式系统借助额外单音激光可在室温下实现10⁻¹¹量级的超高灵敏度，工作范围覆盖7-8个数量级。
2025-02-23 physics.optics
Strong dispersive coupling of a high finesse cavity to a micromechanical membrane
宏观力学对象和电磁自由度通过辐射压力相互耦合。具有足够强耦合的光机系统被预测会表现出量子效应，并且是一个相当感兴趣的话题。达到这种状态的设备将提供对光和物质的量子态的新型控制，并将提供一个探索量子物理和经典物理之间边界的新舞台。迄今为止的实验已经实现了足够的光学机械耦合到激光冷却的机械设备，但尚未达到量子制度。该领域的突出技术挑战是将敏感的微机械元件（必须小、轻和柔性）集成到高精细度腔（通常更刚性和更大）中，而不损害两者的机械或光学特性。第二个也是更基本的挑战是读出机械元件的量子态：位移测量（无论多么灵敏）都不能确定振荡器的能量本征态，而与位移以外的量耦合的测量一直难以实现。在这里，我们提出了一种新的光学机械系统，似乎解决这两个挑战。我们展示了一个腔，这是失谐的薄介质膜之间放置两个宏观的，刚性的，高精细度的镜子的运动。这种方法将光学和机械功能分离到物理上不同的结构，并避免损害任何一个。它还允许直接测量膜位移的平方，因此原则上可以测量膜的能量本征态。我们估计用这个方案观察力学系统的量子跃迁是可行的。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
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
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
Tensile strained $In_{x}Ga_{1-x}P$ membranes for cavity optomechanics
我们研究了生长在GaAs衬底上的拉伸应变三元InGaP纳米膜的光机械性质。这种材料系统结合了基于化学计量氮化硅的高应变膜的优点，以及薄膜半导体单晶的独特特性，如先前使用悬浮GaAs所证明的那样。在这里，我们采用在外延生长的晶格失配赋予一个内在的拉伸应变的单晶薄膜（约30纳米厚）。这些结构在室温和17 K下的机械品质因数为2*10^6或更高，本征频率高达1 MHz，在约170 MPa的拉伸应力下产生2*10^12 Hz的Q*f乘积。在高精细度的法布里-珀罗腔中对这种膜进行抛光，我们在1064 nm和室温下提取了40 ppm的总光学损耗（包括吸收和散射）的上限。进一步降低该合金的In含量将使拉伸应力水平达到1GPa，Q*f乘积可能显著增加，假设在该组成和应变水平下机械损失没有恶化。这种材料系统是一个有前途的候选人与低损耗的半导体反射镜的应变半导体膜结构的集成，并为实现增强的光机械耦合膜的堆栈。
2014-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multi-harmonic Quantum Dot Optomechanics in fused LiNbO$_3$-(Al)GaAs hybrids
我们制作了一个声光半导体混合器件，用于单个量子发射器和表面声波的强光机耦合。我们的器件包括一个表面声波芯片由高压电铌酸锂$_3$和GaAs基半导体薄膜与嵌入层的量子点。采用多谐波换能器，我们产生的声波铌酸锂$_3$在很宽的范围内的射频。我们监测他们的耦合和传播的半导体膜在电学和光学域。我们证明了嵌入的量子点随着频率的增加而增强的光机械调谐。这种效果通过我们的装置几何形状的有限元建模来验证，并且归因于半导体膜内的声场的增加的局部化。对于中等高的声学频率，我们的模拟预测强大的光机耦合，使我们的混合器件非常适合于基于半导体的量子声学应用。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optomechanical Anti-lasing with Infinite Group Delay at a Phase Singularity
象征着突变和表现出非凡行为的奇点引起了广泛的兴趣。我们实验研究了三维铝超导腔和金属化高相干氮化硅薄膜谐振腔组成的复合系统中的光机诱导奇异性。在临界光机械耦合强度下，机械诱导相干完全吸收和反激射同时发生。同时，腔谐振周围的相位经历突然的$π$ -相变，这进一步翻转频率依赖性中的相位斜率。观察到的相位斜率的无限不连续性定义了一个奇点，在该奇点处群速度急剧变化。在奇点附近，通过测量高斯波形传播，证明了从无限群超前到延迟的突然转变。我们的实验拓宽了利用奇异性实现超长群时延的范围。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Full dynamics of two-membrane cavity optomechanics
本文研究了双膜腔光力学系统中非线性相互作用对动力学的影响，发现传统线性处理在某些参数域下无法准确描述膜的同步和纠缠特性。
2025-04-22 physics.optics quant-ph
Generating quadrature squeezed light with dissipative optomechanical coupling
最近的示范冷却的宏观氮化硅膜的基础上耗散耦合耗散耦合的光机系统作为有前途的候选人压缩。我们从理论上证明了共振腔中的这种系统可以产生与色散耦合产生的压缩相当的压缩。我们还报告了色散和耗散耦合的综合效应所产生的压缩，因此该设备可以在一个政权或其他操作。我们推导出最大频率和正交角观察压缩给定的光机耦合强度。我们还讨论了温度对压缩的影响。
2016-07-18 physics.optics quant-ph
Antibunching in an optomechanical oscillator
本文从理论上分析了采用中间膜结构的光机械振荡器中声子场的反聚束。更具体地说，一个单模机械振荡器是二次耦合到一个单模腔场的制度，其中腔耗散是阻尼的主要来源，和绝热消除腔场导致一个有效的立方非线性力学。我们分析表明，在弱耦合制度的mechan- ics显示一个混沌的声子场小的光机械合作，而出现反聚束的单声子场大的光机械合作。这为在弱耦合状态下控制机械振子的二阶关联函数打开了大门。
2017-03-06 physics.optics quant-ph
Cavity optomechanics with Si3N4 membranes at cryogenic temperatures
我们描述了一种低温腔光学机械系统，结合氮化硅膜与机械刚性法布里-珀罗腔。极高的品质因数频率产品的膜，使我们能够冷却MHz的机械模式的声子占用小于10，开始在浴温度为5开尔文。我们表明，即使在寒冷的温度热占据的腔体元件的机械模式可以是一个限制，我们讨论的方法来减少这些影响足以实现基态冷却。这个有前途的新平台应该有多种用途的混合装置和辐射压力散粒噪声的搜索。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Focusing membrane metamirrors for integrated cavity optomechanics
本文提出在Si$_3$N$_4$薄膜上通过非周期光子晶体图案化实现高反射率聚焦超镜，并据此构建短腔长、高精细度的集成腔光力学系统，为高协同性垂直集成光力器件及精密力传感与量子转换应用提供新途径。
2024-02-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Dynamic stabilization of an optomechanical oscillator
量子光学力学提供了在非常好的控制实验中研究宏观量子系统中的量子效应的可能性。在本文中，我们讨论这样一种情况，如倒立摆的机械系统的动态稳定。具体的例子，我们研究的是一个“膜在中间”的机械振荡器耦合到一个腔场通过二次optomechanical相互作用，与腔阻尼的主要来源的耗散。我们表明，机械振荡器可以动态稳定的辐射压力的时间调制。我们调查的系统在经典和量子制度突出的相似性和差异。
2014-10-22 physics.optics quant-ph
Simultaneous ponderomotive squeezing of light by two mechanical modes in an optomechanical system
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Center for Hybrid Quantum Networks, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所混合量子网络中心）
本研究在低温Fabry-Pérot腔光机械系统中，利用软夹持SiN膜片的两种高Q机械模式，首次实现了跨倍频程的同时有质动力光压缩，为宽波段多模压缩光源提供了实验基础。
2024-12-04 physics.optics quant-ph
Proposal for a near-field optomechanical system with enhanced linear and quadratic coupling
我们提出了一个现实的系统与分离的光学和机械自由度，其中高机械质量的氮化硅膜放置在一个高光学质量的回音壁微腔。强烈增强的线性光机耦合，同时在本系统中的低光学和机械损耗，结果在一个显着的单光子合作超过300。光机械系统中的这种前所未有的协同性使得在低光强下的光学非线性成为可能，并且在产生、存储和实现量子态方面具有巨大的潜力。此外，该装置产生比迄今为止实现的显著更强的二次光机耦合，这对于测量具有高信噪比的声子散粒噪声是期望的。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
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
Squeezing light with optomechanical and spin-light quantum interfaces
本研究通过超冷原子自旋系综和微机械薄膜两种系统，利用光-物质量子界面实现光的压缩，获得高量子协作性，为混合量子系统及远程量子态转移和纠缠生成奠定基础。
2025-10-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dissipation in ultrahigh quality factor SiN membrane resonators
我们通过光谱和干涉成像技术相结合的化学计量SiN谐振器的光学机械性能进行了研究。在室温下，我们证明了$5 \times 10^7$和$f \times Q$产品的$1 \times 10^{14}$赫兹，据我们所知，对应于介观弯曲谐振器的最大值尚未报道的质量因子。通过全面研究的限制耗散机制作为谐振器和基板的几何形状的函数，我们确定通过支撑基板的辐射损耗为主导的损失过程。除了通过优化衬底设计指向更高的品质因数之外，我们的工作实现了一个使能平台，用于观察和控制耦合到室温浴的宏观力学系统中的量子行为。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A millikelvin all-fiber cavity optomechanical apparatus for merging with ultra-cold atoms in a hybrid quantum system
我们描述了一种装置的结构，该装置设计用于实现由低温冷却的机械振荡器和超冷的$^{87}$ Rb原子通过光耦合组成的混合量子系统。我们的仪器的突出特点是一个原位可调的非对称全纤维膜在中间腔体位于超高真空稀释制冷机基于低温恒温器。我们发现，玻色-爱因斯坦凝聚体体的$N=2\times10^6$原子可以在不到20秒的时间内产生，并证明了单光子光机械耦合强度的$g_0=2π\times9$ kHz采用高应力硅$_3$ N $_4$膜的机械品质因数$Q_{\rm m}>10^7$在腔建立温度为$T_{\rm MiM}=480$ mK。
2017-02-13 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Silicon-on-insulator optomechanical microresonator with tight photon and phonon confinement
在绝缘体上硅（SOI）中实现光机械器件，典型的硅光子学技术受到二氧化硅下包层中强声子泄漏的严重阻碍。通过全部或部分去除二氧化硅下包层以形成Si膜或基座波导，已经部分地规避了这种限制。然而，这种方法使与标准硅光电子电路的集成复杂化，限制了该策略的通用性和应用。在这里，我们提出并证明了一种新的策略，以限制光子和声子在SOI中，而不删除二氧化硅下包层。受端射天线阵列的启发，我们实现了硅的周期性纳米结构化，同时能够通过相消干涉消除声子泄漏并通过超材料折射率限制引导光子。基于这一概念，我们实现SOI光机械微谐振器产生显着的光机械耦合（去=49 kHz）之间的0.66 GHz的机械模式和近红外光学模式。机械模式表现出测量的品质因数Qm = 730，最大的SOI光机械谐振器，没有二氧化硅去除报告。该值与最近用于证明硅中显著的布里渊相互作用（Qm ~ 700）的最先进的Si膜波导相比是有利的。这些结果为在SOI中开发光机械开辟了一条新的道路，而无需去除二氧化硅，允许与当前的Si光电子电路无缝集成，在通信，传感，计量和量子技术中具有巨大的应用潜力。
2021-03-16 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
Linear negative dispersion with a gain doublet via optomechanical interactions
已经提出了包含负色散介质的光学腔作为通过创建白光信号再循环腔来提高激光干涉引力波（GW）探测器的灵敏度的手段。在这里，我们经典地证明了负色散可以实现使用的光机械腔泵浦的蓝色失谐偶极子。我们使用了85毫米的腔与腔内氮化硅膜。可调负色散证明，与相位导数$dφ/df$从$-0.14$ Deg $\cdot$ Hz $^{-1}$到$-4.2\times10^{-3}$ Deg $\cdot$ Hz $^{-1}$。
2015-02-21 physics.optics
Observation of photon-phonon correlations via dissipative filtering
腔光学力学通过利用辐射压力使光子-声子相互作用和关联成为可能。在这里，我们实现了一个“腔在一个膜”的光学机械架构，它允许通过集成的光学腔检测光刻定义的运动，光刻膜。使用耗散滤波方法，我们能够消除原位探测光，并观察与低频膜机械模式相关的光子-声子关联。所开发的方法是普遍适用于研究低频光散射过程中，传统的频率选择性过滤是不可行的。
2022-09-08 physics.optics quant-ph
Optomechanical Raman-Ratio Thermometry
斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射之间的不对称性的温度依赖性可以用于自校准、基于光学的温度测量。在腔光学力学的背景下，我们观察到腔增强的光的散射与驻波鼓膜模式的氮化硅膜机械谐振器的相互作用。斯托克斯散射光与反斯托克斯散射光的振幅之比被用来测量光学冷却的机械模式的温度，直到几个振动量子的水平。我们证明，拉曼比技术是能够测量我们的设备的物理温度范围从低温延伸到室温的数量级内。
2014-06-27 physics.optics quant-ph
All-optical photon transmission switching in a passive-active optomechanical system
本文提出了一种在由一个普通无源腔、一个有源腔和一个完全反射的可动膜振子组成的无源-有源光机械系统中实现全光光子传输开关的可行方案，该系统由两个强控制场和两个弱探测场对称驱动。利用有源腔的增益效应，可以产生许多新颖的、有价值的现象，如本文首次提出的与频率无关的完全反射（FIPR）、可调的光子双向传输、相位相关的非互易性等，通过调节控制场的强度和探测场的相对相位，可以精确地调节用于控制全光开关的相关参数。此外，通过精确调节相关参数，我们的系统可以实现可调谐的快、慢光，这在实验中是容易和可行的。这些新颖的现象来源于有效的光机耦合和增益效应，为光子器件、量子网络节点的制作和量子信息处理（QIP）提供了一个很有前途的平台。
2018-01-08 physics.optics quant-ph
