基于应变晶体 InGaP 的高 Q 蹦床谐振器用于集成自由空间光力学
应用物理
2023-07-04 v3 介观与纳米尺度物理
光学
量子物理
摘要
拉伸应变材料已被用于制造在 kHz 至 MHz 频率范围内具有超低机械耗散的纳米和微机械谐振器。这些机械谐振器对于室温下的力传感和量子光力学应用尤为引人关注。与异质结构外延生长兼容的拉伸应变晶体材料由此可实现单片自由空间光机械器件，其具有稳定性、超小模式体积和可扩展性等优势。在我们的工作中，我们展示了由拉伸应变 InGaP 制成的弦型和蹦床型谐振器，InGaP 是一种可在 AlGaAs 异质结构上外延生长的晶体材料。InGaP 层的应变由其生长在 (Al,Ga)As 上时的 Ga 含量决定。在我们的案例中，我们实现了沿 晶向高达 470\,MPa 应力的器件。我们表征了悬浮 InGaP 器件的机械特性，如各向异性应力、屈服强度和本征品质因子。我们发现后者随时间退化。我们利用应变工程稀释机械耗散的蹦床形微机械谐振器，在室温下达到了超过 的机械品质因子，其 乘积高达 Hz。悬浮蹦床谐振器的大面积使我们能够图案化光子晶体以调控其在电信波段的面外反射率，这是将机械运动高效转导为光信号所必需的。本征品质因子的稳定以及通过分级夹持或基于机器学习的优化方法进一步降低机械耗散，为晶体材料平台上室温集成自由空间量子光力学铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2211.12469,
title = {High-Q trampoline resonators from strained crystalline InGaP for integrated free-space optomechanics},
author = {Sushanth Kini Manjeshwar and Anastasiia Ciers and Fia Hellman and Jürgen Bläsing and André Strittmater and Witlef Wieczorek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.12469},
year = {2023}
}
备注
close to published version, added paragraph about future improvements in Appendix; 16 pages incl. appendix, 13 figures