論文の概要: Parametrically enhancing sensor sensitivity at an exceptional point
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.05057v1
- Date: Fri, 8 Dec 2023 14:25:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-11 15:02:05.756067
- Title: Parametrically enhancing sensor sensitivity at an exceptional point
- Title（参考訳）: 異常点におけるセンサ感度のパラメトリック向上
- Authors: P. Djorw\'e, M. Asjad, Y. Pennec, D. Dutykh, and B. Djafari-Rouhani
- Abstract要約: 本研究では,非エルミート光学質量センサの感度を高める手法を提案する。
両方のセンシング方式の感度は大幅に改善され、センサの性能が向上した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a scheme to enhance the sensitivity of Non-Hermitian
optomechanical mass-sensors. The benchmark system consists of two coupled
optomechanical systems where the mechanical resonators are mechanically
coupled. The optical cavities are driven either by a blue or red detuned laser
to produce gain and loss, respectively. Moreover, the mechanical resonators are
parametrically driven through the modulation of their spring constant. For a
specific strength of the optical driving field and without parametric driving,
the system features an Exceptional Point (EP). Any perturbation to the
mechanical frequency (dissipation) induces a splitting (shifting) of the EP,
which scales as the square root of the perturbation strength, resulting in a
sensitivity-factor enhancement compared with conventional optomechanical
sensors. The sensitivity enhancement induced by the shifting scenario is weak
as compared to the one based on the splitting phenomenon. By switching on
parametric driving, the sensitivity of both sensing schemes is greatly
improved, yielding to a better performance of the sensor. We have also
confirmed these results through an analysis of the output spectra and the
transmissions of the optical cavities. In addition to enhancing EP sensitivity,
our scheme also reveals nonlinear effects on sensing under splitting and
shifting scenarios. This work sheds light on new mechanisms of enhancing the
sensitivity of Non-Hermitian mass sensors, paving a way to improve sensors
performance for better nanoparticles or pollutants detection, and for water
treatment.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,非エルミート光学質量センサの感度を高める手法を提案する。
ベンチマークシステムは、メカニカル共振器が機械的に結合された2つの結合光メカニカルシステムで構成されている。
光キャビティは青色または赤色のデチューンレーザーによって駆動され、それぞれ利得と損失を生成する。
さらに、メカニカル共振器はバネ定数の変調によりパラメトリック駆動される。
光駆動場の特定の強度とパラメトリック駆動がなければ、システムは例外点(EP)を特徴とする。
機械的周波数への摂動(散逸)はepの分割(シフト)を誘発し、摂動強度の平方根としてスケールし、従来の光機械センサと比較して感度-因子の強化をもたらす。
シフトシナリオによって引き起こされる感度向上は、分裂現象に基づくものに比べて弱い。
パラメトリック駆動を切り替えることで、両方のセンシング方式の感度が大幅に向上し、センサの性能が向上する。
また,光共振器の出力スペクトルと透過特性の解析により,これらの結果を確認した。
また,EP感度の向上に加えて,分割・シフトシナリオ下でのセンシングに対する非線形効果も明らかにした。
この研究は、非エルミート質量センサの感度を高める新しいメカニズムに光を当て、ナノ粒子や汚染物質の検出や水処理のセンサー性能を向上させる方法に光を当てている。
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