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Reversible waveform conversion between microwave and optical fields in a hybrid opto-electromechanical system

Chinese Physics B 2021年第6期30卷 691-697页

作者： Li-Guo Qin Zhong-Yang Wang Jie-Hui Huang Li-Jun Tian Shang-Qing Gong School of Mathematics Physics and StatisticsShanghai University of Engineering ScienceShanghai 201620China Shanghai Advanced Research Institute Chinese Academy of SciencesShanghai 201210China Department of Physics Shanghai UniversityShanghai 200444China Department of Physics East China University of Science and TechnologyShanghai 200237China

We present a scheme of reversible waveform conversion between microwave and optical fields in the hybrid optoelectromechanical system. As an intermediate interface, nanomechanical resonator optomechanically couples both optomechanical cavities in the optical and microwave frequency domains. We find the double-optomechanically induced transparency and achieve coherent signal waveform bi-directional transfer between microwave and optical fields based on quantum interference. In addition, we give an analytical expression of one-to-one correspondence between the microwave field and the optical output field, which intuitively shows the reversible waveform conversion relationship. In particular,by numerical simulations and approximate expression, we demonstrate the conversion effects of the three waveforms and discuss the bi-directional conversion efficiency and the bandwidth. such a hybrid opto-and electro-mechanical device has significant potential functions for electro-optic modulation and waveform conversion of quantum microwave-optical field in optical communications and further quantum networks.

关键词： opto-electromechanical systems photoelectric conversion cavity quantum electrodynamics optoelectromechanically induced transparency

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