論文の概要: Bidirectional optical non-reciprocity in a multi-mode cavity optomechanical system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.01337v3
• Date: Wed, 12 Apr 2023 18:15:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 20:50:38.707467
• Title: Bidirectional optical non-reciprocity in a multi-mode cavity optomechanical system
• Title（参考訳）: 多モードキャビティ光機械システムにおける双方向光非相反性
• Authors: Muhib Ullah, Xihua Yang, Li-Gang Wang
• Abstract要約: 3つの光モードによる2つのポート間の光信号の非相互輸送について検討する。 実効キャビティデチューニングパラメータがNMRの周波数にほぼ共鳴している場合,出力場の完全非相互伝送を明らかにする。 我々の手法は、コンパクトな非相互通信と量子情報処理の基礎を提供するかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Optical non-reciprocity, a phenomenon that allows unidirectional flow of optical field is pivoted on the time reversal symmetry breaking. The symmetry breaking happens in the cavity optomechanical system (COS) due to non uniform radiation pressure as a result of light-matter interaction, and is crucial in building non-reciprocal optical devices. In our proposed COS, we study the non-reciprocal transport of optical signals across two ports via three optical modes optomechanically coupled to the mechanical excitations of two nano-mechanical resonators (NMRs) under the influence of strong classical drive fields and weak probe fields. By tuning different system parameters, we discover the conversion of reciprocal to non-reciprocal signal transmission. We reveal perfect nonreciprocal transmission of output fields when the effective cavity detuning parameters are near resonant to the NMRs' frequencies. The unidirectional non-reciprocal signal transport is robust to the optomechanical coupling parameters at resonance conditions. Moreover, the cavities' photon loss rates play an inevitable role in the unidirectional flow of signal across the two ports. Bidirectional transmission can be fully controlled by the phase changes associated with the incoming probe and drive fields via two ports. Our scheme may provide a foundation for the compact non-reciprocal communication and quantum information processing, thus enabling new devices that route photons in unconventional ways such as all-optical diodes, optical transistors and optical switches.
• Abstract（参考訳）: 光非相反性 (optical non-reciprocity) は、時間反転対称性の破れに一方向の光学場の流れをもたらす現象である。 対称性の破れは、光と光の相互作用による非均一な放射圧によるキャビティ光学系(COS)で起こり、非相互光学デバイスの構築に不可欠である。 提案したCOSでは、2つのポートにまたがる光信号の非相互輸送を、3つの光モードを介して研究し、2つのナノメカニカル共振器(NMR)の機械的励起に光学的に結合した。 異なるシステムパラメータをチューニングすることにより、相互変換を非相互信号伝送に変換する。 実効キャビティデチューニングパラメータがNMRの周波数にほぼ共鳴している場合,出力場の完全非相互伝送を明らかにする。 一方向非相互信号輸送は共振条件における最適結合パラメータに対して堅牢である。 さらに、キャビティの光子損失率は、2つのポートを横断する信号の一方向流において必然的な役割を果たす。 双方向伝送は、2つのポートを介して入射プローブと駆動フィールドに関連する位相変化によって完全に制御できる。 これにより、全光ダイオード、光トランジスタ、光スイッチなど、従来とは異なる方法で光子をルーティングする新しいデバイスを実現することができる。

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