論文の概要: Phononically shielded photonic-crystal mirror membranes for cavity quantum optomechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12148v1
• Date: Fri, 23 Dec 2022 04:53:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 06:02:40.815857
• Title: Phononically shielded photonic-crystal mirror membranes for cavity quantum optomechanics
• Title（参考訳）: 空洞量子光学のためのフォノン遮蔽フォトニック結晶ミラー膜
• Authors: Georg Enzian, Zihua Wang, Anders Simonsen, Jonas Mathiassen, Toke Vibel, Yeghishe Tsaturyan, Alexander Tagantsev, Albert Schliesser, Eugene S. Polzik
• Abstract要約: 高い機械的品質係数を有する反射性サブ波長薄膜共振器を提案する。 膜が1つの終端ミラーを形成するFabry-Perot型光学キャビティを構築した。 室温からmKモード温度への最適サイドバンド冷却を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.7576911714538
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a highly reflective, sub-wavelength-thick membrane resonator featuring high mechanical quality factor and discuss its applicability for cavity optomechanics. The $88.5~\text{nm}$ thin stoichiometric silicon-nitride membrane, designed and fabricated to combine 2D-photonic and phononic crystal patterns, reaches reflectivities up to $99.89~\%$ and a mechanical quality factor of $2.9 \times 10^7$ at room temperature. We construct a Fabry-Perot-type optical cavity, with the membrane forming one terminating mirror. The optical beam shape in cavity transmission shows a stark deviation from a simple Gaussian mode-shape, consistent with theoretical predictions. We demonstrate optomechanical sideband cooling to mK-mode temperatures, starting from room temperature. At higher intracavity powers we observe an optomechanically induced optical bistability. The demonstrated device has potential to reach high cooperativities at low light levels desirable for e.g. optomechanical sensing and squeezing applications or fundamental studies in cavity quantum optomechanics, and meets the requirements for cooling to the quantum ground state of mechanical motion from room temperature.
• Abstract（参考訳）: 高い機械的品質を特徴とする反射性サブ波長薄膜共振器を提案し,そのキャビティ光学への応用性について検討した。 2dフォトニックとフォノニックの結晶パターンを組み合わせるためにデザインされ製造された85.5〜\text{nm}$ のシリコン-窒化膜は、室温で最大99.89〜$%の反射率と2.9 \times 10^7$の機械的品質係数に達する。 膜が1つの終端ミラーを形成するファブリペロ型光学キャビティを構築した。 キャビティ伝送における光ビーム形状は、理論予測と一致する単純なガウスモード形状からのスターク偏差を示す。 室温からmkモード温度への光機械的サイドバンド冷却を示す。 高いキャビティパワーでは、光機械的に誘起される光ビスタビリティが観察される。 実証された装置は、光機械センシングや空洞量子光学の基礎研究に好適な低光レベルで高い協力力に達する可能性を有し、室温から機械的運動の量子基底状態への冷却要件を満たしている。

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