6 research outputs found
Observation of generalized optomechanical coupling and cooling on cavity resonance
Optomechanical coupling between a light field and the motion of a cavity
mirror via radiation pressure plays an important role for the exploration of
macroscopic quantum physics and for the detection of gravitational waves (GWs).
It has been used to cool mechanical oscillators into their quantum ground
states and has been considered to boost the sensitivity of GW detectors, e.g.
via the optical spring effect. Here, we present the experimental
characterization of generalized, that is, dispersive and dissipative
optomechanical coupling, with a macroscopic (1.5mm)^2-sized silicon nitride
(SiN) membrane in a cavity-enhanced Michelson-type interferometer. We report
for the first time strong optomechanical cooling based on dissipative coupling,
even on cavity resonance, in excellent agreement with theory. Our result will
allow for new experimental regimes in macroscopic quantum physics and GW
detection
High-efficiency frequency doubling of continuous-wave laser light
We report on the observation of high efficiency frequency doubling of 1550 nm
continuous-wave laser light in a nonlinear cavity containing a periodically
poled potassium titanyl phosphate crystal (PPKTP). The fundamental field had a
power of 1.10 W and was converted into 1.05 W at 775 nm, yielding a total
external conversion efficiency of (95 \pm 1)%. The latter value is based on the
measured depletion of the fundamental field being consistent with the absolute
values derived from numerical simulations. According to our model, the
conversion efficiency achieved was limited by the non-perfect mode-matching
into the nonlinear cavity and the pump power available. Our result shows that
cavity-assisted frequency conversion based on PPKTP is well suited for
low-decoherence frequency conversion of quantum states of light.Comment: 3 pages, 3 figure
Multimode optomechanics in the strong cooperativity regime
Quantenverschränkung ist ein wesentliches Merkmal der Quantenphysik und sie findet Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung
und Quantenkommunikation. Prominente Beispiele hierfĂĽr
sind Quantenteleportation, Quantenkryptographie sowie fundamentale
Tests der Quantentheorie. Diese Arbeit befasst sich mit der Erzeugung
und dem Nachweis von optomechanischer Verschränkung
kontinuierlicher Variablen zwischen einer Licht-Mode und einem mechanischen
Multimoden-Oszillator.
Das optomechanische System besteht aus einer Siliziumnitrid-
Membran, die sich in einem Fabry-PĂ©rot Resonator mit einer hohen
Finesse befindet. Das System wurde optimiert und operiert nachweislich
im Bereich starker Kooperativität, einer notwendigen Bedingung
für die Erzeugung von Verschränkung.
Ein gepulst-kontinuierliches Protokoll zum Nachweis von Verschränkung
ist auf Korrelationsmessungen im Bereich starker Kooperativität
angewendet worden. Die Ergebnisse demonstrieren, dass
der ĂĽbliche Ansatz, bei dem eine mechanische Mode hoher GĂĽte
isoliert wird um Verschränkung nachzuweisen, nicht anwendbar ist.
Der Multimodenaspekt der Membran muss und wird in der Auswertung explizit berĂĽcksichtigt, genauso wie spektrale Eigenschaften der
Detektion, wodurch der Weg zu optomechanischer Multimodenverschränkung
geebnet wird.Quantum entanglement is an essential feature of quantum physics
and an important resource for applications in quantum information
processing and quantum communication, including prominent examples
such as quantum teleportation and quantum cryptography, as
well as for fundamental tests of quantum theory. This thesis explores
the generation and verification of continuous wave optomechanical
entanglement between a light mode and a multimode mechanical oscillator.
The optomechanical system consists of a thin silicon nitride membrane
placed within a high finesse Fabry-PĂ©rot cavity. It is successively
improved and verified to operate in the strong cooperativity
regime, a necessary condition for the generation of entanglement.
A pulsed-continuous verification protocol is applied to correlation
measurements with strong cooperativity. The results demonstrate
that the naive approach of filtering a single high-Q mode to obtain a
witness for entanglement is not viable. The multimode nature of the
mechanics has to be, and is, explicitly considered in the evaluations
as well as spectral features of the detection scheme, thereby paving
the way towards multimode optomechanical entanglement
Multimode optomechanics in the strong cooperativity regime : towards optomechanical entanglement with micromechanical membranes
Quantum entanglement is an essential feature of quantum physics and an important resource for applications in quantum information processing and quantum communication, including prominent examples such as quantum teleportation and quantum cryptography, as well as for fundamental tests of quantum theory. This thesis explores the generation and verification of continuous wave optomechanical entanglement between a light mode and a multimode mechanical oscillator. The optomechanical system consists of a thin silicon nitride membrane placed within a high finesse Fabry-Pérot cavity. It is successively improved and verified to operate in the strong cooperativity regime, a necessary condition for the generation of entanglement. A pulsed-continuous verification protocol is applied to correlation measurements with strong cooperativity. The results demonstrate that the naive approach of filtering a single high-Q mode to obtain a witness for entanglement is not viable. The multimode nature of the mechanics has to be, and is, explicitly considered in the evaluations as well as spectral features of the detection scheme, thereby paving the way towards multimode optomechanical entanglement.Quantenverschränkung ist ein wesentliches Merkmal der Quantenphysik und sie findet Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung und Quantenkommunikation. Prominente Beispiele hierfür sind Quantenteleportation, Quantenkryptographie sowie fundamentale Tests der Quantentheorie. Diese Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und dem Nachweis von optomechanischer Verschränkung kontinuierlicher Variablen zwischen einer Licht-Mode und einem mechanischen Multimoden-Oszillator. Das optomechanische System besteht aus einer Siliziumnitrid-Membran, die sich in einem Fabry-Pérot Resonator mit einer hohen Finesse befindet. Das System wurde optimiert und operiert nachweislich im Bereich starker Kooperativität, einer notwendigen Bedingung für die Erzeugung von Verschränkung. Ein gepulst-kontinuierliches Protokoll zum Nachweis von Verschränkung ist auf Korrelationsmessungen im Bereich starker Kooperativität angewendet worden. Die Ergebnisse demonstrieren, dass der übliche Ansatz, bei dem eine mechanische Mode hoher Güte isoliert wird um Verschränkung nachzuweisen, nicht anwendbar ist. Der Multimodenaspekt der Membran muss und wird in der Auswertung explizit berücksichtigt, genauso wie spektrale Eigenschaften der Detektion, wodurch der Weg zu optomechanischer Multimodenverschränkung geebnet wird