We present high-performance megahertz micromechanical oscillators based on freestanding epitaxial distributed Bragg reflectors. Compared with dielectric reflectors, the low mechanical loss of the monocrystalline heterostructure gives rise to significant improvements in the achievable mechanical quality factor while simultaneously exhibiting near unity reflectivity. Experimental characterization yields an optical reflectivity exceeding 99.98% and mechanical quality factors up to 20 000 at . This materials system is not only an interesting candidate for optical coatings with ultralow thermal noise, but also provides a promising path toward quantum optical control of massive micromechanical mirrors.
REFERENCES
1.
G. M.
Harry
, H.
Armandula
, E.
Black
, D. R. M.
Crooks
, G.
Cagnoli
, J.
Hough
, P.
Murray
, S.
Reid
, S.
Rowan
, P.
Sneddon
, M. M.
Fejer
, R.
Route
, and S. D.
Penn
, Appl. Opt.
45
, 1569
(2006
).2.
K.
Numata
, A.
Kemery
, and J.
Camp
, Phys. Rev. Lett.
93
, 250602
(2004
).3.
G. M.
Harry
, A. M.
Gretarsson
, P. R.
Saulson
, S. E.
Kittelberger
, S. D.
Penn
, W. J.
Startin
, S.
Rowan
, M. M.
Fejer
, D. R. M.
Crooks
, G.
Cagnoli
, J.
Hough
, and N.
Nakagawa
, Class. Quantum Grav.
19
, 897
(2002
).4.
I.
Wilson-Rae
, N.
Nooshi
, W.
Zwerger
, and T. J.
Kippenberg
, Phys. Rev. Lett.
99
, 093901
(2007
).5.
F.
Marquardt
, J. P.
Chen
, A. A.
Clerk
, and S. M.
Girvin
, Phys. Rev. Lett.
99
, 093902
(2007
).6.
C.
Genes
, D.
Vitali
, P.
Tombesi
, S.
Gigan
, and M.
Aspelmeyer
, Phys. Rev. A
77
, 033804
(2007
).7.
S.
Bose
, K.
Jacobs
, and P. L.
Knight
, Phys. Rev. A
56
, 4175
(1997
).8.
J.
Zhang
, K.
Peng
, and S. L.
Braunstein
, Phys. Rev. A
68
, 013808
(2003
).9.
D.
Vitali
, S.
Gigan
, A.
Ferreira
, H. R.
Böhm
, P.
Tombesi
, A.
Guerreiro
, V.
Vedral
, A.
Zeilinger
, and M.
Aspelmeyer
, Phys. Rev. Lett.
98
, 030405
(2007
).10.
C. H.
Metzger
and K.
Karrai
, Nature (London)
432
, 1002
(2004
).11.
S.
Gigan
, H. R.
Böhm
, M.
Paternostro
, F.
Blaser
, G.
Langer
, J. B.
Hertzberg
, K. C.
Schwab
, D.
Bäuerle
, M.
Aspelmeyer
, and A.
Zeilinger
, Nature (London)
444
, 67
(2006
).12.
O.
Arcizet
, P. F.
Cohadon
, T.
Briant
, M.
Pinard
, and A.
Heidmann
, Nature (London)
444
, 71
(2006
).13.
T. J.
Kippenberg
and K. J.
Vahala
, Opt. Express
15
, 17172
(2007
).14.
A.
Schliesser
, R.
Rivière
, G.
Anetsberger
, O.
Arcizet
, and T. J.
Kippenberg
, Nat. Phys.
4
, 415
(2008
).15.
H. R.
Böhm
, S.
Gigan
, G.
Langer
, J. B.
Hertzberg
, F.
Blaser
, D.
Bäuerle
, K. C.
Schwab
, A.
Zeilinger
, and M.
Aspelmeyer
, Appl. Phys. Lett.
89
, 223101
(2006
).16.
D.
Kleckner
and D.
Bouwmeester
, Nature (London)
444
, 75
(2006
).17.
G.
Rempe
, R. J.
Thompson
, H. J.
Kimble
, and R.
Lalezari
, Opt. Lett.
17
, 363
(1992
).18.
S.
Gröblacher
, S.
Gigan
, H. R.
Böhm
, A.
Zeilinger
, and M.
Aspelmeyer
, Europhys. Lett.
81
, 54003
(2008
).19.
V. B.
Braginsky
, V. P.
Mitrofanov
, and V. I.
Panov
, Systems with Small Dissipation
(University of Chicago Press
, Chicago
, 1985
).20.
K.
Hjort
, Ph.D. thesis, Uppsala University
, Uppsala, Sweden, 1993
.21.
H.
Ukita
, Y.
Uenishi
, and H.
Tanaka
, Science
260
, 786
(1993
).22.
E.
Yablonovitch
, T.
Gmitter
, J. P.
Harbison
, and R.
Bhat
, Appl. Phys. Lett.
51
, 2222
(1987
).23.
G. D.
Cole
, E. S.
Bjorlin
, C. S.
Wang
, N. C.
MacDonald
, and J. E.
Bowers
, IEEE Photonics Technol. Lett.
17
, 2526
(2005
).24.
M.
Maute
, B.
Kögel
, G.
Böhm
, P.
Meissner
, and M.-C.
Amann
, IEEE Photonics Technol. Lett.
18
, 688
(2006
).25.
M. C.
Huang
, Y.
Zhou
, and C. J.
Chang-Hasnain
, Nat. Photon.
1
, 119
(2007
).26.
Y. A.
Akulova
, Ph.D. thesis, University of California
, Santa Barbara, USA, 1998
.27.
T.
Kitano
, S.
Izumi
, H.
Minami
, T.
Ishikawa
, K.
Sato
, T.
Sonoda
, and M.
Otsubo
, J. Vac. Sci. Technol. B
15
, 167
(1997
).28.
D.
Rugar
, H. J.
Mamin
, and P.
Guethner
, Appl. Phys. Lett.
55
, 2588
(1989
).29.
30.
J. G. E.
Harris
, D. D.
Awschalom
, K. D.
Maranowski
, and A. C.
Gossard
, J. Appl. Phys.
87
, 5102
(2000
).31.
P.
Mohanty
, D. A.
Harrington
, K. L.
Ekinci
, Y. T.
Yang
, M. J.
Murphy
, and M. L.
Roukes
, Phys. Rev. B
66
, 085416
(2002
).32.
T. D.
Stowe
, K.
Yasumura
, T. W.
Kenny
, D.
Botkin
, K.
Wago
, and D.
Rugar
, Appl. Phys. Lett.
71
, 288
(1997
).33.
H. X.
Tang
, X. M. H.
Huang
, M. L.
Roukes
, M.
Bichler
, and W.
Wegscheider
, Appl. Phys. Lett.
81
, 3879
(2002
).34.
N. G.
Stoltz
, M.
Rakher
, S.
Strauf
, A.
Badolato
, D. D.
Lofgreen
, P. M.
Petroff
, L. A.
Coldren
, and D.
Bouwmeester
, Appl. Phys. Lett.
87
, 031105
(2005
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.