Акустичні порожнини в мікро-стовпах - Institut des NanoSciences de Paris

Ми дослідили новий оптико-механічний підхід, при якому високочастотний механічний режим і оптичний режим з'єднуються і утримуються в одній порожнині, що складається з двох надрешіток GaAs/AlAs. Ми прагнемо до дуже високих швидкостей зчеплення, дозволяючи охолодити механічний режим до основного стану, відкриваючи таким чином шлях до нелінійної оптомеханіки.

Ми вивчили геометрію мікро-стовпа (див. Рис. 1а), всередині якого отримана напівхвильова порожнина з двома дзеркалами Bragg GaAs/AlAs (DBR). Як видно на малюнку 1b, ця система може обмежувати як акустичний режим на частоті 20 ГГц, так і оптичний режим. Це сприяє дуже значному перекриванню між акустичним та оптичним режимами, що забезпечує дуже високі оптомеханічні коефіцієнти зчеплення. Крім того, можна очікувати великих оптичних та механічних факторів якості. Всі ці якості роблять ці мікроопори дуже добрими кандидатами для оптомеханічних експериментів в режимі однофотонного зчеплення.

Однак акустичне утримання в мікроопорах суттєво відрізняється від акустичного утримання в площинних порожнинах. Насправді повне відбиття по краях стовпа суттєво змінює механічний коефіцієнт якості та просторову форму акустичного режиму. Ми розробили нову напіваналітичну модель, засновану на методі дифузійної матриці, яка дозволяє прогнозувати механічні резонанси цих мікро-стовпів.

Наші розрахунки показують, що інтерфейс повітря/напівпровідник на периферії мікро-стовпа, складаючи ідеальне дзеркало, змінює просторову форму та коефіцієнт якості поздовжнього режиму відповідно до відбивної здатності дзеркал Брегга. Дійсно, як видно на малюнку 1c, акустичний режим сильно обмежений центром, тоді як оптичний режим представляє гауссовий профіль (див. Малюнок 1d). Швидкість зв’язку з фотоном тим часом не залежить від кількості пар на дзеркало.

Наше дослідження також дозволяє передбачити для акустичного хвилеводу тієї ж геометрії - нове явище механічного резонансу, яке створює резонанс Фано, що характеризується асиметричним резонансом за частотою. Цей резонанс вже спостерігався для багатьох фізичних систем, починаючи від вуглецевих нанотрубок і закінчуючи міжзонними переходами в системах зчеплених квантових ям.

Ці роботи показують, що повне відбивання акустичних хвиль на краю мікроопори має незаперечний вплив на фактор якості акустики та на обмежуючий обсяг акустичного режиму. Наша модель також виявляє акустичний резонанс Фано в нано-стовпі, побудованому як простий хвилевід. Ця нова механічна система, яка має високі коефіцієнти якості близько мільйона і малі маси порядку фемтограми, може бути цікавою альтернативою надрешіткам для оптико-механічних експериментів.

Довідково
"Акустичне утримання в надрешіткових порожнинах"
Гарсія-Санчес, D; Делеглізе, S; Томас, JL; Аткінсон, П; Lagoin, C; Перрін, Б
ФІЗИЧНИЙ ОГЛЯД A Том: 94 Випуск: 3 Номер статті: 033813 - DOI: 10.1103/PhysRevA.94.033813