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双薄膜腔光力系统

2019-11-21

腔光力学在精密测量、微纳光子学、量子信息和量子计算等领域具有广泛的应用前景,同时还提供了一条在宏观尺度上验证量子力学基本问题的崭新道路,成为深入探索微观事物本质以及联系宏观世界的理想研究平台,近年来引起了人们广泛的兴趣和关注。腔体光学作为一个新兴领域,到目前为止,绝大部分实验研究都聚焦于最基本的腔光力系统,也就是单一光场和单一机械振动模式耦合的光力系统。多模光力系统是指两个或两个以上光学或机械振动模式耦合的光力系统,相比单一光场和单一机械振子耦合的系统,可以研究更多新奇的物理现象,以及实现许多单模腔光力系统难以达到的条件,如声子纠缠、能量传递、同步现象等。近期,我们在实验中实现了在法布里-珀罗腔内放置两个微纳薄膜的腔光力系统,同时在该系统中开展了两个机械振子与单一光场耦合的相关研究,验证了在该系统中,光学腔的共振频率以及薄膜的本征频率可以用压电陶瓷经行单独控制和调谐。该实验平台对系统参数具有很强的可控性,并且可以进一步推广到两个以上的光力阵列系统。这类可控的多模腔光力系统为研究具有多个机械振荡器的光力系统中的非线性和量子动力学现象提供了一个非常有前途的平台。相关研究结果发表在 Physical Review A 99, 023851 (2019)。

图1. 双薄膜腔光力系统示意图

图2. 薄膜振子本征频率的操控

图3. 光学腔模随薄膜位置的变化。 (a) 实验结果;(b) 理论模拟。

 

(来源:华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室



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