非线性 regime 下石墨烯纳米机械谐振器的可调参量放大
应用物理
2022-01-07 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
参量放大在纳米机电系统中被广泛用于增强转导的机械信号。尽管参量放大已在不同机械谐振器系统中被研究，其所涉及的非线性动力学受到的关注较少。利用石墨烯优异的电学与机械性质，我们展示了一种基于双端夹紧石墨烯纳米机械谐振器的电可调参量放大。通过施加两倍谐振频率的外部微波泵浦，我们研究了非线性 regime 下的参量放大。我们通过实验表明，提取的非线性Duffing力系数{\alpha}与非线性阻尼系数{\eta}随外部泵浦功率变化，表明我们器件中存在超越Duffing（~x^3）与van der Pol（~x^2 dx/dt）类型的高阶非线性影响。即便涉及高阶非线性，参量放大仍可在非线性 regime 下实现。参量增益随外部泵浦功率增加而增大并呈现饱和趋势。此外，参量增益可由栅压电调谐，在19 V栅压下实现最大10.2 dB增益。我们的结果将有助于非线性动力学研究，尤其是过去十年学界争论的石墨烯纳米机械谐振器中的非线性阻尼。
引用
@article{arxiv.1909.13219,
title = {Tunable parametric amplification of a graphene nanomechanical resonator in the nonlinear regime},
author = {Zi-Jia Su and Yue Ying and Xiang-Xiang Song and Zhuo-Zhi Zhang and Qing-Hang Zhang and Gang Cao and Hai-Ou Li and Guang-Can Guo and Guo-Ping Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.13219},
year = {2022}
}