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 $μ$Pa/Hz^1/2. This corresponds to an ultrasonic force sensitivity ~ 2 x 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 $μ$Pa/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 distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,491 | 0,002 |
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; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».