Optomekaniska

Optomekaniska är ett forskningsområde som studerar hur ljus och mekanisk rörelse påverkar varandra i system där optiska lägen är kopplade till växelverkan mellan fotoner och vibrationer. Den centrala mekanismen är strålningspressen från fotoner som studsar i en optisk resonator, vilket flyttar en rörlig spegel eller ett annat mekaniskt element. Rörelsen i sin tur ändrar resonatorns frekvens och därigenom ljusets beteende, vilket skapar en återkopplingsprocess mellan ljus och mekanik. Denna återkoppling kan kyla eller förstärka mekaniska motionen och leda till olika dynamiska tillstånd.

Kärnbegrepp inom optomekanik innefattar optisk kopplingshastighet och begrepp som g0, som beskriver hur mycket resonansfrekvensen ändras per enhetlig rörelse. I den så kallade kavitetsoptomekaniken ligger ofta fokus på kaviteten och en rörlig spegel eller membran. Fenomen som optiskt vår, optisk vård, och aktiv dämpning kan uppstå när ljuset påverkar den mekaniska resonatorn. Långa, låga förluster och hög kvalitet på kaviteten möjliggör att man kan kylning av den mekaniska rörelsen mot marktillståndet genom bredbandig eller sida-bandsväxling.

Vanliga plattformar inkluderar cavity optomechanics där en flyttbar spegel i en Fabry–Pérot-kammare eller en tunn membran placeras i mitten av en resonator, samt whispering-gallery-mode mikrosystem av keramiska eller glasmaterial och optomekaniska kristaller i nanostrukturer. Även leviterade partiklar och NEMS/MEMS-resonatorer används.

Användningsområden omfattar mycketprecisionsmätningar av krafter och förflyttningar, kvant och klassisk signalbehandling, samt kommunikation och växelverkan mellan optiska och mikrovågfrekvenssignaler. Optomekanik används i grundforskning om kvantkontroll av makroskopiska objekt och i utveckling av framtida kvantsensorer och kommunikationsnätverk.