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通过摇动光学频率来操控纳米机械谐振器
摘要： 腔光力系统在过去几十年中取得了快速进展，主要用于研究微机械谐振器的宏观量子效应，如机械谐振器的基态冷却、机械压缩、纠缠、宏观量子叠加等。得益于光力系统的独特优势，人们已提出诸多潜在应用，例如超高精度计量学、探索量子-经典边界以及研究弱信号换能器。引力波探测的进展就是光力学应用的典范。近年来，周期性调制的光力系统备受关注，被用于研究各类宏观量子效应。然而在这些调制方案中，多数聚焦于调制驱动激光场，通过使系统算符的一阶矩和有效光力耦合强度周期性变化来实现和研究某些量子效应。另一方面，频率调制的量子系统也展现出丰富行为及其静态对应物所不具备的非平衡特性，例如运动平均与窄化现象、朗道-齐纳-斯塔克伯格-马约拉纳干涉，以及伴随光谱边带出现的缀饰态形成。但迄今在腔光力系统中，关于频率调制影响的研究相对较少。本文研究了一种光学模式频率受周期扰动的常规腔光力系统。众所周知，光力系统的稳定性与有效光力耦合强度密切相关——对于过强的耦合强度，系统将失稳且研究也无意义。但我们发现：当扰动频率远大于机械谐振器频率时，光学模式的扰动能任意降低有效光力耦合强度，其深层物理机制可通过拉曼散射和频域图像解释。该结果表明：即使在标准无频率调制的光力系统始终失稳的强耦合条件下，仍可能研究光力系统的稳态度子效应。为验证上述分析，我们在常规不稳定区域研究了机械谐振器的基态冷却及光-机械模式间的纠缠，结果表明最终平均声子数与纠缠不仅可实现，还能通过光学扰动参数进行调控。本方案为在常规不稳定区域研究宏观量子效应提供了新方法。
关键词： 微机械谐振器冷却、纠缠、频率调制、光力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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光机械阻尼基础
摘要： 我们给出了标准光力系统中产生耗散动力学的刘维尔算子本征值问题的闭式解析解。相应的林德布拉德主方程描述了光学腔内单模场通过辐射压力与移动镜耦合的动力学。该光学场和镜子分别与处于零温和有限温的独立环境接触。光力阻尼基指的是生成元的精确本征矢量集，这些本征矢量与精确本征值一起被显式推导出来。本文解决了包括复合衰减机制在内的弱耦合和强耦合两种情况。
关键词： 开放量子系统、退相干、光力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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二维材料中光机械驱动的快速马氏体相变
摘要： 扩散相变材料（如Ge-Sb-Te合金）被用于可重写非易失性存储器件。但微型化设备对读写速度和能耗的持续追求，要求在超薄材料中实现光驱动的无扩散相变方案。受光学镊子启发，本研究通过理论与计算证明：特定频率的线偏振激光脉冲可驱动二维铁弹材料（如SnO和SnSe单层）的超快无扩散马氏体相变——其中晶胞应变作为影响各向异性介电函数与电磁能量密度的广义坐标被"镊取"。当激光功率分别达到2.0×101? W/cm2和7.7×10? W/cm2时，铁弹SnO与SnSe单层两种90°取向变体间的相变势垒消失，可在皮秒级内发生位移式畴变。这种光机械马氏体相变（OMT）的能量输入绝热热极限，至少比Ge-Sb-Te合金低两个数量级。
关键词： 马氏体相变、铁弹性/铁电性、二维材料、介电函数、密度泛函理论、光力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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薄膜的光诱导形状变形
摘要： 利用光将二维薄片转变为三维结构在远程控制制造、表面调控和驱动领域备受关注。过去数十年间，人们已投入大量精力研发包含光化学或光热元件的材料体系，以响应光照产生形变。然而这些材料中化学、光学与力学之间的相互作用机制尚未被充分理解。本综述通过阐述光致应力的基础物理原理及其在近期文献中的应用，介绍了此类体系的形状变形机理。此外，我们系统评述了光化学与光热体系的关键设计特征，并对这一快速发展的领域所面临的机遇与挑战提出了见解。
关键词： 软材料、薄膜力学、光力学、聚合物、光响应材料、形状变形、执行器
更新于2025-09-22 20:27:59
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多芯光纤中的光机械相互作用及其应用
摘要： 正在研发含多芯的光纤，以提升空间复用光通信网络的容量。多数情况下，这些光纤设计为芯间光功率直接耦合可忽略不计。然而，各芯仍嵌于单一的机械统一包层中。光纤包层几何结构支持的弹性（或声学）模式与多个芯重叠。任何芯中的光都可能通过电致伸缩激发声波。一旦激发，这些声波也可能对其他芯中的光波产生光弹扰动。这种光机械耦合会产生芯间交叉相位调制效应，即使直接光串扰非常微弱时也是如此。交叉相位调制频谱可达数百兆赫频率，可能呈现离散窄峰，也可能因几何布局不同而呈准连续态。在共振频率处，该效应的强度与克尔非线性导致的芯内交叉相位调制相当。文中展示了两种潜在应用：无需射频电滤波器的单频光电振荡器，以及对多芯光纤包层外（光无法到达区域）液体的点传感。
关键词： 光电振荡器、多芯光纤、受激布里渊散射、光纤传感器、光力学、非线性光纤光学
更新于2025-09-16 10:30:52
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悬浮纳米声子弦中的量子点光机械学
摘要： 在悬浮纳米声子弦中研究了量子点与弯曲机械模式的等离激元-机械耦合。所研究的器件是在(Al)GaAs异质结构上设计并单片集成的。频率范围为f=250至400 MHz的射频弹性波作为瑞利表面声波在未图案化的衬底上产生，并以兰姆波形式注入纳米声子弦。与受瑞利表面声波动态应变的量子点相比，纳米声子弦内的量子点表现出15倍的增强等离激元-机械调制。对纳米声子弦声子模式谱的详细有限元模拟证实，所观察到的调制源于通过剪切应变的价带形变势耦合。相应的等离激元-机械耦合参数量化为0.15 meV nm?1。该数值比100倍更高频率下振动纳米棒的报道值高出约一个数量级。利用该数值，从实验观测的调制中推导出10 nm范围内的垂直位移。这些成果为实现大规模等离激元-机械电路迈出了重要一步，该电路可将单个光学活性量子点与光波和机械波相连接。
关键词： 纳米力学、光力学、量子点、兰姆波、混合量子系统
更新于2025-09-11 14:15:04
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悬浮在空气中的纳米颗粒的自发连续轨道运动
摘要： 我们报道了在室温空气中自发产生、且可通过光操控的纳米颗粒单向连续轨道运动现象。被捕获的纳米颗?；岢氏至街肿刺洌阂醋魑祭柿Ｗ臃直鹞挥诹礁龆懒⒕Ц裎坏悖醋魑斓懒Ｗ蛹杏诘ヒ痪Ц裎坏?。该轨道运动对气压敏感，在低压条件下消失，表明其依赖空气支撑。我们的研究为基于纳米物体协同动力学特性实现其操控奠定了基础。
关键词： 布朗运动、纳米粒子、激光捕获、轨道运动、光力学
更新于2025-09-09 09:28:46
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[IEEE 2018国际光学MEMS与纳米光子学会议(OMN) - 洛桑(2018.7.29-2018.8.2)] 2018年国际光学MEMS与纳米光子学会议(OMN) - 超低机械耗散的弹性应变工程
摘要： 纳米尺度结构中可产生极端应力，这一特性已被用于实现材料性能的增强，例如现代晶体管中硅的高迁移率。本文展示了如何通过结合"软钳位"（一种声子工程形式）来利用纳米级应力实现极低的机械耗散。具体而言，我们采用非均匀声子晶体图案，使悬空氮化硅纳米梁的应变与弯曲运动共局域化。室温下的衰荡测量显示，其弦状模式具有高达8亿的品质因数（Q值），且Q值与频率的乘积超过10^15赫兹。
关键词： 光力学、应变工程、纳米力学
更新于2025-09-09 09:28:46