Ultrasound sensing at thermomechanical limits with optomechanical buckled-dome microcavities
Notice bibliographique
Résumé
We describe the use of monolithic, buckled-dome cavities as ultrasound sensors. Patterned delamination within a compressively stressed thin film stack produces high-finesse plano-concave optical resonators with sealed and empty cavity regions. The buckled mirror also functions as a flexible membrane, highly responsive to changes in external pressure. Owing to their efficient opto-acousto-mechanical coupling, thermal-displacement-noise limited sensitivity is achieved at low optical interrogation powers and for modest optical ( Q ∼ 10 3 ) and mechanical ( Q ∼ 10 2 ) quality factors. We predict and verify broadband (up to ∼ 5 MHz), air-coupled ultrasound detection with noise-equivalent pressure (NEP) as low as ∼ 30-100 µPa/Hz 1/2 . This corresponds to an ultrasonic force sensitivity ∼ 2 × 10 −13 N/Hz 1/2 and enables the detection of MHz-range signals propagated over distances as large as ∼ 20 cm in air. In water, thermal-noise-limited sensitivity is demonstrated over a wide frequency range (up to ∼ 30 MHz), with NEP as low as ∼ 100-800 µPa/Hz 1/2 . These cavities exhibit a nearly omnidirectional response, while being ∼ 3-4 orders of magnitude more sensitive than piezoelectric devices of similar size. Easily realized as large arrays and naturally suited to direct coupling by free-space beams or optical fibers, they offer significant practical advantages over competing optical devices, and thus could be of interest for several emerging applications in medical and industrial ultrasound imaging.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».