Optomechanical ground-state cooling with Fano-membrane in the middle = Optomechanical ground-state cooling with Fano-membrane in the middle

Le tecniche di raffreddamento laser offrono metodi generali per preparare risonatori microscopici nel loro stato fondamentale di moto. In questo report si riportano indagini teoriche su un sistema optomeccanico, che comprende una membrana di cristallo fotonico ipendente dalla frequenza (specchio di Fano) posta al centro di una cavità ottica. Le equazioni di Langevin quantistiche sono derivate per una singola modalità della cavità, una modalità ottica guidata (di Fano) della membrana, e una modalità meccanica che tiene conto dello spostamento fuori dal piano della membrana, a causa della sua riflettività molto bassa. Mostriamo i comportamenti lineari dell’interazione optomeccanica posizionando la membrana tra un nodo e un antinodo dell’onda stazionaria della cavità. L’allestimento con lo specchio di Fano mostra un raffreddamento a banda laterale migliorato grazie alla riduzione della larghezza spettrale della cavità rispetto ai sistemi convenzionali privi della modalità di Fano. Questo miglioramento consente il raffreddamento allo stato fondamentale della modalità meccanica, anche nel regime di banda laterale fortemente irrisolta. Inoltre, indaghiamo il fattore di qualità effettivo della cavità e le modalità normali formate dall’accoppiamento tra la cavità e le modalità di Fano. Le modalità normali mostrano due autofrequenze complesse, le cui parti reali ∆± = Re(Ω±) e immaginarie κ± = − Im(Ω±) corrispondono rispettivamente alle loro frequenze di risonanza effettive e ai tassi di perdita. Questo formalismo fornisce un quadro intuitivo per determinare i parametri di fabbricazione ottimali necessari per ottenere il raffreddamento allo stato fondamentale.