腔光力Si3N4薄膜可分辨邊帶冷卻及冷卻激光噪聲的高效抑制.pdf

1、早在十七世紀，物理學家Kepler發(fā)現(xiàn)彗星經(jīng)過近日點時彗尾遠離太陽，由此提出輻射壓力的假設。1901年，麥克斯韋在實驗上證明了輻射壓力的存在，并用經(jīng)典的麥克斯韋方程給出理論解釋。然而這種微乎其微的輻射壓力，在很長時間內(nèi)幾乎沒有得到應用。直到20世紀70年代激光的出現(xiàn)以后，這種高強度、高相干性、高度聚焦激光束的輻射壓力迅速發(fā)展成為捕獲微小粒子的有力工具，并陸續(xù)被應用于離子冷卻、超冷原子冷卻實驗等。
　　近年來，隨著微集成與納米機械振

2、子加工技術(shù)的成熟，利用輻射壓力可以冷卻一些宏觀的物質(zhì)。為得到更強的輻射壓，腔光力應運而生并得到快速發(fā)展。到目前為止，人們設計了從幾百納米到幾十厘米，各種各樣的微機械振子，利用光的輻射壓力制備、檢測量子態(tài)。這些應用中，使用激光冷卻使機械振子達到量子基態(tài)是一個非常重要的目標。
　　我們研究小組設計的腔光力系統(tǒng)由一個高精細度的F-P腔和一個置于腔中間的氮化硅薄膜構(gòu)成，致力于在常溫下利用可分辨邊帶冷卻方法高效冷卻氮化硅薄膜機械振子。本文主

3、要包含以下內(nèi)容：理論上，我們介紹了一些關于光力的基本概念，分析了薄膜腔光力系統(tǒng)中薄膜、光學腔以及它們之間相互作用的物理性質(zhì)，給出了機械振子可分辨邊帶冷卻理論以及位移譜的探測原理。實驗上，精心設計并搭建了超高精細度F-P光學腔，設計了高品質(zhì)因子的氮化硅薄膜，并在常溫下將薄膜機械振子的聲子數(shù)冷卻至初始熱平衡狀態(tài)聲子數(shù)的1/3131。此外為了消除激光額外噪聲對薄膜冷卻及探測的影響，我們還設計并搭建了基于級聯(lián)非平衡Mach-Zehnder干涉儀