1。2 腔光力系统的量子特性及其应用
腔光力系统是一种由腔和力学振子杂化而成的特殊量子系统。在该系统中,由于力学振子的相关物理特性既可以通过腔的驱动场进行选择,也可以通过腔的输出谱进行直接探测,这使该系统成为操控和观察微纳机械振子量子特性的理想实验平台。该系统不仅可以用来观察微纳机械振子物理特性从经典到量子的过渡,而且可以利用力学振子的力学特性做高精度的精密测量,还可以通过其与光子的相互作用构建量子光学器件。在近年来,这些物理特性使得腔光力系统迅速发展成为当今量子光学最重要的研究热点和实验前沿领域。另一方面,随着半导体加工技术和冷却技术的进一步,其在未来有进一步和生物学融合的趋势,这将为人们利用生命体检验量子力学基本原理性问题提供必要的技术支持。
目前,我们的研究兴趣主要集中在腔光力系统的特有物理性质,如,光力诱导透明效应,光力诱导吸收,输出光子关联和量子纠缠等,以及建立在上述量子特性基础上的基于腔光力系统的精密测量及量子光学器件架构。在过去的研究中,我们首次将光力诱导透明的应用推广到精密测量领域;然后,借助耦合振子系统,将单模光力诱导透明效应推广到了双模光力诱导透明效应;并在双模光力诱导透明的基础上,提出了基于微纳机械振子噪声谱的振子有效温度直接测量的方案,和单边无反转光力诱导透明效应。文献综述
1。3 光力诱导透明效应
光力诱导透明是一种因为辐射压力而导致的透明现象,为目前光力系统研究的焦点。我们注意到与光力诱导透明相关的研究工作已有很多,比如:四波混频,超慢与超快光传播,量子路由,精密测量电荷数等等。另一方面,在最近的几年里,存在于原子系统内部的双电磁诱导透明(d-EIT)是一个非常热门的研究方向,其内涵便是从单个透明窗口演变到两个透明窗口并发现其独特的物理性质和应用。光力诱导透明是由Weis等人于2010年在实验上成功实现。实验中他们采用强控制光场和弱探测光场来同时驱动微盘腔光机械系统。他们指出当强控制光场的频率被调节到满足腔光机械系统的边带跃迁条件时,此时由反斯托克斯散射产生的边带光子与透射进入腔内的探测场光子之间发生破坏性干涉效应从而会导致在探测场的透射谱中出现了一个可调的透明窗口。此外,在理论分析中他们还证明了当控制场功率足够强时系统会出现多稳状态。同时,Agarwal和Huang则从理论上证明了腔光机械系统中的电磁诱导透明效应。他们采用了典型的腔光机械系统且通过解析分析和数值结果展示了电磁诱导透明效应会出现并解释发生该光学效应的物理内涵。
光力诱导透明现象产生的物理机制是,强驱动光和弱探测光同时与光力系统耦合,当驱动场频率满足光力系统边带跃迁条件发生反斯托克斯散射时,即一个驱动场的光子吸收了一个可移动腔镜的声子转换成了一个反斯托克斯光子。而反斯托克斯光子与腔内的探测场光子频率相同发生量子干涉,导致探测场的吸收谱中出现了一个吸收为零的透明窗口,从而出现了光力诱导透明现象。
2 光力诱导透明
2。1 物理模型及哈密顿量
系统模型如图2。1(A),实验装置如图2。2,系统哈密顿为: