Autor(es)

Rodrigues, Caique C. ^{[1, 2]} ; Kersul, Caue M. ^{[1, 2]} ; Primo, Andre G. ^{[1, 2]} ; Lipson, Michal ^{[3, 4]} ; Alegre, Thiago P. Mayer ^{[1, 2]} ; Wiederhecker, Gustavo S. ^{[1, 2]}

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Estadual Campinas, Photon Res Ctr, Campinas, SP - Brazil

^[2] Univ Estadual Campinas, Gleb Wataghin Phys Inst, Appl Phys Dept, Campinas, SP - Brazil

^[3] Columbia Univ, Dept Elect Engn, New York, NY 10027 - USA

^[4] Columbia Univ, Dept Appl Phys & Appl Math, New York, NY 10027 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NATURE COMMUNICATIONS; v. 12, n. 1 SEP 24 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Experimental exploration of synchronization in scalable oscillator microsystems has unfolded a deeper understanding of networks, collective phenomena, and signal processing. Cavity optomechanical devices have played an important role in this scenario, with the perspective of bridging optical and radio frequencies through nonlinear classical and quantum synchronization concepts. In its simplest form, synchronization occurs when an oscillator is entrained by a signal with frequency nearby the oscillator's tone, and becomes increasingly challenging as their frequency detuning increases. Here, we experimentally demonstrate entrainment of a silicon-nitride optomechanical oscillator driven up to the fourth harmonic of its 32 MHz fundamental frequency. Exploring this effect, we also experimentally demonstrate a purely optomechanical RF frequency divider, where we performed frequency division up to a 4:1 ratio, i.e., from 128 MHz to 32 MHz. Further developments could harness these effects towards frequency synthesizers, phase-sensitive amplification and nonlinear sensing. Higher order synchronization in optomechanical devices is relatively unexplored. Here the authors use nonlinear parametric effects to entrain an optomechanical oscillator with a drive signal several octaves away from the oscillation frequency, and demonstrate RF frequency division. (AU)

• Processo FAPESP: 19/14377-5 - Opto-elétro-mecânica em niobato de lítio
• Beneficiário: Caique Conde Rodrigues
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/06348-2 - Efeitos não-lineares e dissipação em cavidades optomecânicas
• Beneficiário: Cauê Moreno Kersul de Castro Carvalho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 18/15577-5 - Circuitos nanofotônicos não-lineares: blocos fundamentais para síntese de frequências ópticas, filtragem e processamento de sinais
• Beneficiário: Gustavo Silva Wiederhecker
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 19/09738-9 - Cavidades optomecânicas em regime próximo ao acoplamento forte
• Beneficiário: André Garcia Primo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 17/24845-0 - Sincronismo de osciladores optomecânicos
• Beneficiário: Caique Conde Rodrigues
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 18/15580-6 - Cavidades optomecânicas rumo ao acoplamento forte com fótons únicos
• Beneficiário: Thiago Pedro Mayer Alegre
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 18/25339-4 - Dispositivos fotônicos integrados
• Beneficiário: Newton Cesario Frateschi
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático