Аннотация
Статья посвящена исследованию эффекта электромеханического усиления слабого микроволнового сигнала в наноэлектромеханической системе, состоящей из микроволнового СВЧ-резонатора и взаимодействующего с ним посредством емкостной связи низкочастотного наноразмерного механического резонатора (НМР), размеры которого лежат в нанометровой области. Входной микроволновой сигнал возбуждения является суперпозицией двух сигналов с близкими частотами w1 и w2, один из которых (сигнал на частоте w2) является слабым и подлежит усилению. При этом НМР возбуждается разностной частотой w1-w2, близкой к его собственной частоте. Получены аналитические выражения для амплитудных характеристик усиливаемого сигнала, а также эффективного затухания НМР как функций вынуждающей микроволновой частоты и входной микроволной мощности. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании сверхчувствительных измерительных устройств на основе наномеханических резонаторов.
Ключевые слова: микроволновой резонатор, наномеханический резонатор, параметрический резонанс
Список литературы
[1] Брагинский В.Б. Влияние системы измерения малых смещений на динамические свойства механических колебательных систем / В.Б. Брагинский, И.И. Минакова // Вестник МГУ. – 1964. – Сер. III. – № 1. – С. 83. [2] Манукин А.Б. О колебательном контуре с емкостью – механическим осциллятором / А.Б. Манукин, М.Ю. Тихонов // Вестник МГУ. – 1970. – Сер. III. – № 5. – 584. [3] Брагинский В.Б. Детектор малых механических колебаний для гравитационной антенны / В.Б. Брагинский В.И. Панов, В.Д. Попельнюк // Письма в ЖЭТФ. – 1981. – Т. 33. – С. 423. [4] Брагинский В.Б. Физические эксперименты с пробными телами / В.Б. Брагинский. – М.: Наука, 1970. – 136 с. [5] Брагинский В.Б. Измерение малых сил в физических экспериментах / В.Б. Брагинский, А.Б. Манукин. – М.: Наука, 1974. – 152 с. [6] Гринберг Я.С. Наномеханические резонаторы / Я.С. Гринберг, Ю.А. Пашкин, Е. Ильичёв // Успехи Физических Наук. – 2012. – Т. 182. – № 4. – С. 407–436. Greenberg Ya.S. Nanomechanical resonators / Ya.S. Greenberg, Yu.A. Pashkin, E. Il’ichev // Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences). – 2012. – Vol. 55. – №. 4. – Р. 382–407. [7] Wineland D.J. Cantilever cooling with radio frequency circuits / D.J. Wineland, J. Britton, R. J. Epstein, D. Leibfried, R.B. Blakestad, K. Brown, J.D. Jost, C. Langer, R. Ozeri, S. Seidelin, J. Wesenberg. – Mode of access: http://arxiv.org/pdf/quant-ph/0606180.pdf. [8] Brown K.R. Passive Cooling of a Micromechanical Oscillator with a Resonant Electric Circuit / K.R. Brown, J. Britton, R.J. Epstein, J. Chiaverini, D. Leibfried, and D. J. Wineland // Phys. Rev. Lett. – 2007. – Vol. 99. – № 137205. [9] Grajcar M. Lower limit on the achievable temperature in resonator-based sideband cooling / M. Grajcar, S. Ashhab, J. R. Johansson, Franco Nori // Phys. Rev. B. – 2007. – Vol. 78. – № 035406. [10] Regal C.A. Measuring nanomechanical motion with a microwave cavity interferometer / C.A. Regal, J.D. Teufel, K.W. Lehnert // Nature Phys. – 2008. – Vol. 4. – P. 555–560. [11] Teufel J.D. Nanomechanical motion measured with an imprecision below that at the standard quantum limit / J.D. Teufel, T. Donner, M.A. Castellanos-Beltran, J.W. Harlow, K.W. Lehnert // Nature Nanotech. – 2009. – Vol. 4. – P. 820. [12] Hertzberg J.B. Back-action-evading measurements of nanomechanical motion / J.B. Hertzberg, T. Rocheleau, T. Ndukum, M. Savva, A.A. Clerk, K.C. Schwab // Nature Physics. – 2010. – Vol. 6. – Р. 213. [13] Massel F. Microwave amplification with nanomechanical resonators / F. Massel, T.T. Heikkila, J.-M. Pirkkalainen, S.U. Cho1, H. Saloniemi, P.J. Hakonen, A. Sillanpaa // Nature. – 2011. – Vol. – 480. – Р. 351
