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通过刻蚀优化实现金刚石微盘在光力学中Q值超过30万
摘要： 单晶金刚石（SCD）中能同时限制并共局域光子与声子的纳米光子结构，在量子信息科学与光力学领域极具应用价值。本文描述了一种针对光力学应用优化的SCD微盘结构刻蚀工艺。该工艺使器件光学品质因数Q值较先前成果提升4倍，达到Q～335,000，足以支持边带分辨的相干腔光力实验。通过分析光学损耗与背向散射率，我们发现Q值仍受限于表面缺陷。此外，我们还提出一种改变微盘基座几何形状的技术，该技术有望降低机械耗散。
关键词： 表面粗糙度、光机械学、品质因数、刻蚀优化、金刚石微盘
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于超高频率腔光力学的量子阱光弹梳
摘要： 在量子极限下运行的光机械器件为超高灵敏度质量与位移测定以及更广泛的量子技术领域开辟了新视角。高频操作意味着可在更高温度下运行并具备更强的环境噪声免疫能力。本文提出并验证了一种量子阱光弹梳状结构新概念，该结构能在半导体混合谐振器中实现光与数百GHz量级光机械共振的高效电致伸缩耦合。我们利用专门设计的高分辨率拉曼光谱装置，证实了光谱权重从60GHz模式向190-230GHz模式的转移——这些高频模式对应于光声腔基础呼吸模的第八和第十泛音。该方法实现了比现有方案高两个数量级的机械频率耦合，且未降低光机械常数g0。光机械耦合的波长依赖性进一步证明了共振光弹相互作用的作用，凸显了实现强耦合机制的潜力。实验结果表明，电致伸缩力可设计出选择性耦合特定机械模式的优化器件。本提案为量子与超高频信息技术领域新型方法的实现开辟了令人振奋的前景。
关键词： 半导体微腔、拉曼散射、光机械学
更新于2025-09-23 15:22:29
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受邀文章：通过纳米机电系统集成实现光力晶体腔的调谐与稳定
摘要： 纳米梁光力晶体（其局域GHz频率的机械模与波长量级的光学模耦合）正被应用于不同材料平台的多类实验中。本研究通过将氮化硅槽模光力晶体腔与纳米机电系统元件集成，实现了此类器件的静电调谐与稳定控制——该元件可调控光力腔近场范围内额外"调谐"梁的位移。直流工作状态下，观测到光学腔波长可在数个光学线宽范围内调谐，同时光学品质因数（Q≈10?）几乎无衰减。通过测量调谐机制的交流响应，发现执行器共振频率处于10-20MHz范围，与仿真预测相符。研究展示了光学模式共振频率的反馈控制，并提出了替代性执行器构型。
关键词： 光机械学、调谐、纳米机电系统、腔光机械学、稳定化
更新于2025-09-23 15:22:29
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光机械Kerker效应
摘要： 可调谐定向散射对于天线运行、光路控制及拓扑?；す庋杓浦凉刂匾?。在纳米颗粒上散射的可见光中，可通过利用电偶极与磁偶极辐射模式干涉的Kerker效应实现方向性。然而，小于100纳米微粒中的磁光共振相对较弱。本研究预测：无需任何磁共振，仅通过微小颗粒的颤振即可产生具有高达5.25的意外强可调谐方向性的非弹性散射。这种新型光机械Kerker效应源于振动诱导的多极转换。我们还提出了光机械自旋霍尔效应——即具有偏振依赖性的非弹性定向散射。这些发现揭示了光与机械运动相互作用本质上的多极性特征，适用于从冷原子到二维材料再到超导量子比特的多种系统。研究还提出了在纳米尺度工程化手性光机械耦合与非互易传输的应用方案。
关键词： 定向散射、多极转换、Kerker效应、光机械学、自旋霍尔效应
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于增强铌酸锂中光机械耦合的混合等离子体-声子腔设计
摘要： 在铌酸锂（LN）声子晶体（Phncs）中提出了一种可实现高真空耦合率的混合等离激元-声子腔设计方案，该晶体通过打孔并涂覆薄银膜制成。通过优化几何结构，显著增强了金属/绝缘体产生的等离激元模式与声子带隙效应约束的声子模式之间的光机相互作用?；谟邢拊ǎ‵EM）的数值结果表明，在这种混合设计中，主要由移动边界效应贡献的高真空耦合率达到10^6 Hz量级，比传统光子声子晶体设计中弹光效应贡献的耦合率高出约一到两个数量级。研究结果揭示了真空耦合率如何依赖于缺陷空气孔半径、银层厚度及LN层等几何参数。这种同时实现强约束与耦合的混合设计，加上对折射率无限制、芯片集成压电材料与金属等其他优势，适用于非侵入式生物传感、用于药物释放的光机可调谐等离激元加热器及片上实验室设备。
关键词： 光机械学、等离子体-声子腔、真空耦合率、光弹效应、铌酸锂、移动边界效应
更新于2025-09-23 15:21:01
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光力主方程的热力学一致性
摘要： 我们研究了通过连接两个热浴（一个光学热浴和一个机械热?。┑墓饬ο低辰腥却涞闹鞣匠堂枋龅娜攘ρб恢滦?。我们采用三种不同的主方程来描述这一情景：(i) 光力学中常用的标准主方程，其中每个热浴仅作用于其物理连接的谐振器；(ii) 所谓的修饰态主方程，其中机械热浴作用于整个系统；以及(iii) 我们所称的全局主方程，其中两个热浴均以非局域方式处理并影响光学和机械子系统。我们的主要贡献是证明，在某些条件下（包括光力耦合强度较弱时），前两种描述违反了热力学第二定律。因此，为了对光力系统进行热力学一致的描述，必须采用热浴对系统作用的全局描述。
关键词： 热传输、热力学、热力学第二定律、光机械学、主方程
更新于2025-09-23 15:21:01
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光机械贝尔测试
摘要： 过去几十年来，对贝尔不等式的实验检验始终处于理解量子力学及其影响的前沿。这些针对物理系统特定测量设置的严格界限，源自经典物理学最根本的概念——特别是物体的属性独立于测量而明确定义（实在性），且仅受局域相互作用影响（局域性）。违反这些界限明确表明被测系统不遵循经典行为，且无需任何关于量子理论有效性的假设。该研究还被应用于量子技术领域，用于验证设备生成量子随机数、分发密钥及量子计算的适用性。本文报道了涉及宏观大质量机械系统的贝尔不等式违反现象。我们通过两个硅基光力振荡器（每个约含1010个原子）的振动运动与两个光学模式之间构建了光-物质纠缠态。该量子态使我们能在公平采样假设下，以超过4个标准差的显著性违反贝尔不等式，直接证实了光力系统的非经典行为。
关键词： 贝尔测试、量子力学、纠缠、非经典行为、光机械学
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有反馈控制环路内光的腔光力热机
摘要： 通过将光学腔置于反馈回路中——检测腔输出端的光信号并利用相应信号调制驱动腔体的激光场振幅——可有效控制其耗散特性。本文研究表明，该效应可用于提升以极化激元激发作为工作流体的光机械热机性能。特别地，我们证明：在接近失稳阈值的正反馈条件下，该热机不仅能在无反馈时不可行的参数区间运行，还能显著简化该器件的实际应用实现。
关键词： 光机械学、反馈、量子热机
更新于2025-09-23 15:19:57
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《原子、分子与光学物理进展》第68卷 || 激光照射下原子阵列的集体运动
摘要： 我们建立了一套理论形式体系，用于研究二维原子阵列中光致原子运动，并考虑了原子间多重光散射效应。研究发现，原子运动可由集体扩散方程描述，其中激光诱导的偶极-偶极力耦合了不同原子的运动。这种耦合导致阵列原子形成集体机械模式，其空间结构与稳定性取决于照明激光参数和二维阵列几何构型。我们运用该理论体系分析了二维阵列的光致加热效应。该方法适用于研究由原子阵列构成的新型量子光学平台的力光特性。
关键词： 激光照明、偶极-偶极相互作用、光机械学、原子阵列、集体运动
更新于2025-09-11 14:15:04
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准一维光力谐振器中的双能级系统阻尼
摘要： 纳米机械谐振器已被证明在众多新兴量子技术中作为多功能工具具有巨大潜力。对于此类应用，这些系统的性能受限于其脆弱量子态的退相干效应，因此需要透彻理解它们与周围环境的耗散耦合。在块体非晶固体中，这些耗散通道在低温下主要由与本征双能级系统（TLS）缺陷的寄生耦合主导；然而，关于这种阻尼如何在降维纳米机械谐振器中表现，理论与实验之间仍存在脱节。在此，我们提出一种光力介导的热衰减技术，用于对低温冷却硅纳米谐振器的四种机械模式（共振频率范围为3-19 MHz）进行同步耗散测量。通过分析该器件在10 mK至10 K制冷温度下的机械阻尼率，我们证明了与限制在一维空间内的TLS集合的标准隧穿模型存在定量一致性。根据这些拟合结果，我们提取出缺陷态密度（P0 ～ 1?4 × 1044 J?1 m?3）和形变势（γ ～ 1–2 eV），表明每个机械模式在10 mK时平均仅与不到一个热激活缺陷耦合。
关键词： 量子技术、纳米机械谐振器、光机械学、机械阻尼率、形变势、隧穿模型、缺陷态密度、双能级系统（TLS）缺陷、硅纳米谐振器
更新于2025-09-09 09:28:46