論文の概要: Angular displacement readout of a mechanical oscillator with a guided mode resonance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14447v1
- Date: Fri, 14 Aug 2026 16:32:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.44201
- Title: Angular displacement readout of a mechanical oscillator with a guided mode resonance
- Title（参考訳）: 誘導モード共振器を用いた機械振動子の角変位読み出し
- Authors: Diego Torres-Barajas, Oscar Angulo, Aman R. Agrawal, Mohamed ElKabbash, Dalziel J. Wilson,
- Abstract要約: 統合誘導モード共振器構造を用いて, 整合性に増強された角変位の読み出しを示す。
GMRの狭い線幅は、10-9;textrad/sqrttextHz$のショットノイズ制限の変位インプレクションを可能にし、光出力はナノワットである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Measuring the angular displacement of a mechanical oscillator is a ubiquitous task; however, the multimode nature of angular optomechanical coupling makes coherent signal enhancement challenging. Here we demonstrate coherently enhanced angular displacement readout with an integrated guided mode resonance (GMR) structure, applying it to precision readout of a nanomechanical oscillator. Specifically, we fabricate subwavelength gratings into 100-nm-thick Si$_3$N$_4$ membranes and record their vibration by direct transmission measurements. The narrow linewidth $\approx 2.5\;\text{mrad}$ of the GMR enables a shot-noise-limited displacement imprecision of $ 10^{-9}\;\text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$ with nanowatts of optical power, sufficient to resolve the thermal motion of a $Q\approx 10^6$ torsion mode with a signal-to-noise ratio of 47 dB. Control experiments based on polarization and wavelength detuning confirm that the measured signal arises from GMR-mediated transduction. These results establish guided-mode resonance as an on-chip approach to angular displacement readout in quantum optomechanical sensors.
- Abstract（参考訳）: 機械振動子の角変位を測定することはユビキタスタスクであるが、角振動子結合の多モード特性はコヒーレント信号の増強を困難にしている。
本稿では, ナノメカニカル発振器の精度向上に応用し, 誘導モード共振(GMR)構造と整合性に強化された角変位リードアウトを示す。
具体的には、サブ波長格子を100nmのSi$_3$N$_4$膜に作製し、直接透過測定によりそれらの振動を記録する。
GMRの狭線幅$\approx 2.5\;\text{mrad}$は、10^{-9}\;\text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$のショットノイズ制限変位インプレクションを光学パワーのナノワットで実現し、Q\approx 10^6$トーションモードの熱運動を47dBの信号対雑音比で解くのに十分である。
偏光および波長偏光に基づく制御実験により、測定された信号がGMRによるトランスダクションから生じることを確認した。
これらの結果は、量子光学センサにおける角変位の読み出しに対するオンチップアプローチとして誘導モード共鳴を確立した。
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