論文の概要: Inverse-designed release-free optomechanical crystal with high photon-phonon coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.03910v1
- Date: Tue, 05 May 2026 16:07:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-06 19:35:44.021618
- Title: Inverse-designed release-free optomechanical crystal with high photon-phonon coupling
- Title（参考訳）: 高光子-フォノン結合を有する逆設計フリー光メカニカル結晶
- Authors: David Hambraeus, Paul Burger, Johan Kolvik, Philippe Tassin, Raphaël Van Laer,
- Abstract要約: 高性能な光学デバイスは強い光子-フォノン結合と寄生性レーザー加熱に対する耐性を必要とする。
我々は、記録的な真空オプティメカルカップリング速度を持つ無放出シリコンオプティメカル結晶を設計、実験的に実証した。
その結果、高速で低ノイズの古典的および量子光学のプラットフォームとして、リリースフリーの光学結晶が強化された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Interactions between light and mechanics provide a powerful interface between optical and microwave-frequency signals, with applications spanning classical signal processing and quantum technologies. High-performance optomechanical devices require both strong photon-phonon coupling and tolerance to parasitic laser heating. Release-free optomechanical crystals provide improved thermal anchoring compared to suspended nanobeams, but have so far exhibited weaker vacuum optomechanical coupling rates, leaving a trade-off between coupling strength and thermal robustness. Here, we largely close this gap: we design and experimentally demonstrate a release-free silicon optomechanical crystal with a record vacuum optomechanical coupling rate of about $g_\text{OM} / (2 π) = 800$ kHz, comparable to suspended state-of-the-art devices. The resulting optomechanical scattering rate $Γ_\text{OM}/(2 π)= 1.1$ kHz is nearly twice that of previous release-free implementations. This performance is achieved by combining physics-guided human intuition with a multiphysics inverse-design algorithm introduced here for resonant optomechanical structures. Beyond the specific device demonstrated, the inverse-design framework is applicable to co-optimizing optical and mechanical resonances and eigenmodes more broadly. These results strengthen release-free optomechanical crystals as a platform for fast, low-noise classical and quantum optomechanics.
- Abstract（参考訳）: 光と力学の相互作用は、古典的な信号処理と量子技術にまたがる応用において、光学信号とマイクロ波信号の間の強力なインターフェースを提供する。
高性能な光学デバイスは、強いフォトン-フォノン結合と寄生性レーザー加熱に対する耐性の両方を必要とする。
無放出オプトメカニカル結晶は、吊り下げたナノビームに比べて熱アンカー特性が向上するが、これまでのところ真空オプトメカニカルカップリング速度は弱く、結合強度と熱ロバスト性とのトレードオフを残している。
ここでは、このギャップを概ね埋める:我々は、約$g_\text{OM} / (2 π) = 800$ kHzの真空オプトメカニカルカップリング率を持つ、無放出シリコンオプトメカニカル結晶を設計し、実験的に実証する。
結果として生じるオプティメカル散乱速度は、以前のリリースフリーな実装の約2倍である。
この性能は、物理誘導された人間の直観と多物理逆設計アルゴリズムを組み合わせることで実現される。
特定のデバイス以外にも、逆設計のフレームワークは、光学的および機械的共鳴と固有値の共最適化に適用できる。
これらの結果は、高速で低ノイズの古典光学および量子光学のためのプラットフォームとして、リリースフリーの光学結晶を強化する。
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