2024
Simulation of optomechanical interaction of levitated nanoparticle with photonic crystal micro cavity
MAŇKA, Tadeáš, Martin ŠILER, Vojtěch LIŠKA, Pavel ZEMÁNEK, Mojmír ŠERÝ et. al.Základní údaje
Originální název
Simulation of optomechanical interaction of levitated nanoparticle with photonic crystal micro cavity
Autoři
MAŇKA, Tadeáš (garant), Martin ŠILER, Vojtěch LIŠKA (203 Česká republika, domácí), Pavel ZEMÁNEK (203 Česká republika), Mojmír ŠERÝ a Oto BRZOBOHATÝ (203 Česká republika)
Vydání
Optics Express, Optica Publishing Group, 2024, 1094-4087
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Článek v odborném periodiku
Obor
10306 Optics
Stát vydavatele
Spojené státy
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Odkazy
Impakt faktor
Impact factor: 3.800 v roce 2022
Organizační jednotka
Přírodovědecká fakulta
UT WoS
001201953000004
Klíčová slova anglicky
optical levitation of nanoparticles; optical trapping of micro-objects; laser cooling of levitating nanoparticles; cavity cooling
Štítky
Příznaky
Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 24. 5. 2024 08:37, Mgr. Marie Šípková, DiS.
Anotace
V originále
We propose and analyze theoretically a promising design of an optical trap for vacuum levitation of nanoparticles based on a one-dimensional (1D) silicon photonic crystal cavity (PhC). The considered cavity has a quadratically modulated width of the silicon wave guiding structure, leading to a calculated cavity quality factor of 8 × 105. An effective mode volume of approximately 0.16 μm3 having the optical field strongly confined outside the silicon structure enables optical confinement on nanoparticle in all three dimensions. The optical forces and particle-cavity optomechanical coupling are comprehensively analyzed for two sizes of silica nanoparticles (100 nm and 150 nm in diameter) and various mode detunings. The value of trapping stiffnesses in the microcavity is predicted to be 5 order of magnitudes higher than that reached for optimized optical tweezers, moreover the linear single photon coupling rate can reach MHz level which is 6 order magnitude larger than previously reported values for common bulk cavities. The theoretical results support optimistic prospects towards a compact chip for optical levitation in vacuum and cooling of translational mechanical degrees of motion for the silica nanoparticle of a diameter of 100 nm.