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雙薄膜腔光力系統

2019-11-21

腔光力學在精密測量、微納光子學、量子信息和量子計算等領域具有廣泛的應用前景,同時還提供了一條在宏觀尺度上驗證量子力學基本問題的嶄新道路,成為深入探索微觀事物本質以及聯系宏觀世界的理想研究平臺,近年來引起了人們廣泛的興趣和關注。腔體光學作為一個新興領域,到目前為止,絕大部分實驗研究都聚焦于最基本的腔光力系統,也就是單一光場和單一機械振動模式耦合的光力系統。多模光力系統是指兩個或兩個以上光學或機械振動模式耦合的光力系統,相比單一光場和單一機械振子耦合的系統,可以研究更多新奇的物理現象,以及實現許多單模腔光力系統難以達到的條件,如聲子糾纏、能量傳遞、同步現象等。近期,我們在實驗中實現了在法布里-珀羅腔內放置兩個微納薄膜的腔光力系統,同時在該系統中開展了兩個機械振子與單一光場耦合的相關研究,驗證了在該系統中,光學腔的共振頻率以及薄膜的本征頻率可以用壓電陶瓷經行單獨控制和調諧。該實驗平臺對系統參數具有很強的可控性,并且可以進一步推廣到兩個以上的光力陣列系統。這類可控的多模腔光力系統為研究具有多個機械振蕩器的光力系統中的非線性和量子動力學現象提供了一個非常有前途的平臺。相關研究結果發表在 Physical Review A 99, 023851 (2019)。

圖1. 雙薄膜腔光力系統示意圖

圖2. 薄膜振子本征頻率的操控

圖3. 光學腔模隨薄膜位置的變化。 (a) 實驗結果;(b) 理論模擬。

 

(來源:華東師范大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室



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