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A low-frequency chip-scale optomechanical oscillator with 58?kHz mechanical stiffening and more than 100th-order stable harmonics

機(jī)譯：低頻芯片級(jí)光機(jī)電振蕩器具有58 kHz的機(jī)械強(qiáng)度和超過100次的穩(wěn)定諧波

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摘要

For the sensitive high-resolution force- and field-sensing applications, the large-mass microelectromechanical system (MEMS) and optomechanical cavity have been proposed to realize the sub-aN/Hz1/2 resolution levels. In view of the optomechanical cavity-based force- and field-sensors, the optomechanical coupling is the key parameter for achieving high sensitivity and resolution. Here we demonstrate a chip-scale optomechanical cavity with large mass which operates at ≈77.7 kHz fundamental mode and intrinsically exhibiting large optomechanical coupling of 44 GHzm or more, for both optical resonance modes. The mechanical stiffening range of ≈58 kHz and a more than 100th-order harmonics are obtained, with which the free-running frequency instability is lower than 10−6 at 100 ms integration time. Such results can be applied to further improve the sensing performance of the optomechanical inspired chip-scale sensors.
機(jī)譯：針對(duì)敏感的高分辨率力場感應(yīng)應(yīng)用，提出了大質(zhì)量微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和光機(jī)電腔，以實(shí)現(xiàn)低于an / Hz 1/2 的分辨率水平?？紤]到基于光機(jī)械腔的力和場傳感器，光機(jī)械耦合是實(shí)現(xiàn)高靈敏度和分辨率的關(guān)鍵參數(shù)。在這里，我們展示了質(zhì)量大的芯片級(jí)光機(jī)腔，該腔以大約77.7 kHz的基本模式工作，并且在兩種光學(xué)共振模式下，固有地都顯示出44 GHz / nm或更大的大光機(jī)耦合。獲得了約58 kHz的機(jī)械加勁范圍和100次以上的 階諧波，其自由運(yùn)行頻率不穩(wěn)定性在100時(shí)小于10 ?6 ms積分時(shí)間。這樣的結(jié)果可用于進(jìn)一步改善光機(jī)械激發(fā)的芯片級(jí)傳感器的感測(cè)性能。

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