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Description
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Conjunto de dados de física experimental e computacional na área de óptica quântica e optomecânica de cavidade. Os dados são de natureza quantitativa e incluem: (i) parâmetros de projeto e resultados de simulações numéricas (Método de Elementos Finitos) dos modos ópticos e mecânicos dos dispositivos; (ii) parâmetros e registros do processo de nanofabricação; (iii) séries temporais e espectrais provenientes de medições ópticas e optomecânicas realizadas em bancada e em criostato de diluição (millikelvin); e (iv) resultados de ajustes/modelos teóricos usados para extrair grandezas físicas (taxas de acoplamento, eficiências de conversão, ocupação térmica de fônons, etc.). Não há dados envolvendo sujeitos humanos, questionários ou entrevistas — a coleta foi inteiramente laboratorial e computacional. Finalidade Os dados fundamentam os resultados experimentais e teóricos cujo objetivo foi investigar a interferência óptica como recurso para controlar ruído e retroação dinâmica em sistemas optomecânicos de cavidade, com aplicação no desenvolvimento de interfaces fóton-fônon de baixo ruído para processamento de informação quântica. O conjunto de dados permite a reprodução das figuras e conclusões da tese e dá suporte aos artigos dela derivados (publicado na Nature Communications e outros submetidos/em preparação). Metodologia da pesquisa 1. Projeto e simulação dos dispositivos Simulações por Método de Elementos Finitos (FEM) foram realizadas para projetar cristais optomecânicos (nanovigas de silício) com modos ópticos (~1550 nm) e mecânicos (~5,5 GHz) co-localizados, incluindo espelhos fonônico-fotônicos ("phoxonic") para suprimir acoplamento mecânico indesejado entre cavidades. 2. Nanofabricação: Os dispositivos foram fabricados a partir de wafers SOI (silicon-on-insulator), por litografia de feixe de elétrons (resiste AR-P 6200), corrosão por plasma (RIE, química HBr/Ar), limpeza química (DMF e piranha) e liberação das estruturas suspensas por corrosão úmida em HF. Os parâmetros de cada etapa do processo foram registrados e estão documentados no apêndice de nanofabricação da tese. 3. Caracterização óptica e mecânica (temperatura ambiente): Medições de espectroscopia óptica (varredura de laser sintonizável, ajuste de perfis Lorentzianos), espectroscopia coerente com analisador de rede vetorial (VNA) e detecção de ruído termomecânico com analisador de espectro em tempo real (RTSA), incluindo aquisição de dados (DAQ) sincronizada com um interferômetro Mach-Zehnder para calibração de frequência do laser. 4. Caracterização sensível à fase: Esquemas de detecção homódina balanceada e heteródina foram empregados para separar as contribuições de acoplamento dispersivo e dissipativo, permitindo extrair razões de acoplamento diretamente das quadraturas do campo detectado. 5. Medições criogênicas (interface fóton-fônon): Os dispositivos foram operados em criostato de diluição a temperaturas de base de 20 mK. Medições incluíram transparência induzida optomecanicamente (OMIT), experimentos de contagem de fótons únicos com detectores supercondutores de nanofio (SNSPD) e medições tipo Hanbury Brown–Twiss para caracterizar a coerência temporal dos estados convertidos. 6. Estudo de mecanismos de aquecimento: Protocolo de bombeio-sonda (pump-probe), com pulsos ópticos controlados em atraso e dessintonia, aplicado a três geometrias distintas de dispositivo (A, B e C) para separar contribuições intracavidade e extracavidade ao aquecimento induzido por absorção óptica. Dados levantados e instrumentos utilizados: -Espectros de reflexão óptica e respectivos ajustes (linhas de base, larguras de linha, taxas de acoplamento) -Densidades espectrais de potência do ruído termomecânico (RTSA) -Traços de medição do VNA (resposta coerente do sistema) -Dados de detecção homódina/heteródina (quadraturas do campo) -Contagens de fótons (SNSPD) em função do atraso e da potência de pulso (pump-probe) -Imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) dos dispositivos fabricados -Parâmetros e registros do processo de nanofabricação -Resultados de simulações FEM (perfis de modo óptico e mecânico) -Scripts/planilhas de análise e ajuste de curvas usados para extrair grandezas físicas a partir dos dados brutos Processamento e organização dos dados: Os dados brutos, adquiridos pelos instrumentos de laboratório (VNA, RTSA, DAQ, SNSPD), foram organizados em [planilhas/arquivos CSV / cadernos de laboratório digitais — ajustar conforme sua organização real], contendo metadados de cada medição (data, dispositivo, temperatura, potência óptica, dessintonia, configuração experimental). O processamento incluiu ajuste de modelos teóricos aos dados (perfis Lorentzianos, modelos de retroação dinâmica, termometria de bandas laterais corrigida) por meio de rotinas de análise numérica em [linguagem/software utilizado — ex.: Python, MATLAB, Igor Pro].
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