基于薄膜腔光力系统的机械模式压缩与四波混频效应的理论研究

发布时间：2020-04-30 22:42

【摘要】：近些年,腔光力学的研究得到了快速地发展,这不仅得益于微纳加工工艺的成熟,使得各类型腔光力系统的制备成为可能。同时腔光力学还体现出越来越重要的研究和应用价值:一方面,机械振子作为宏观物体为研究更大尺度上的量子效应提供了平台,进而可用于探索经典-量子的边界等基本的理论问题。另一方面,由于腔光力系统具有对波长的任意选择性优势,可作为耦合器件连接不同的物理系统。同时它还具有良好的相干调控性,能够在经典和量子信息的处理方面产生重要的研究和应用价值。此外,腔光力学还将在量子精密测量以及传感等方面发挥重要作用。本文将基于薄膜腔光力系统开展了以下方面的研究工作:(1)介绍了薄膜腔光力系统的基本结构与性质,研究了光学腔模与机械模式的光力色散耦合模型,并且在一阶色散耦合下详细地分析了三种不同的相互作用类型及其对应的物理效应。(2)分析了红蓝失谐双边带光场的辐射压力对于机械模式正交分量的作用效果,并且获得了反作用噪声规避测量的条件。在此基础上,提出利用相干反馈力结合参量过程的方案来提高机械模式正交分量压缩度的理论方案,并且在理论上详细地分析了系统的参数对压缩度及其纯度的影响。(3)开展了光力四波混频方面的理论研究工作。首先通过分束器型相互作用与双模压缩型相互作用过程分别研究和讨论了光力诱导透明与诱导放大效应。在此基础上,提出了通过结合这两种相互作用产生的不同物理过程,从而实现了腔光力系统中的四波混频效应,并通过数值拟合详细地分析了不同参数对于四波混频过程的影响。根据对拟合结果的分析,提出在不可分辨边带条件下,利用单个腔模与多个机械模式相互耦合的方式可获得多模四波混频过程的方案。
【图文】：

图 2.1 用于腔光力学研究的各类型机械振子[1]研究机械振动位移对不同频率力的响应，通常需要将公式(2.4)域中，得到频域中的运动方程为：2 2[ ]( ) [ ] /m mx i F m2 2[ ] 1/ ( )m m m m i 为机械响应函数，它表征了机械化关系即 [ ] [ ] [ ]mx F 。而一般作用在机械振子的外力表分别对应于动力学效应与热效应即 [ ] [ ] [ ]dy thF F F ，它们生不同方面的影响。对于力的动力学效应总可以写成 [ ] dyF 接改变机械的响应度：1 1,[ ] [ ] [ ]m f m 的热效应则只会以热噪声的形式来增大机械振动的幅度。因此要，向机械振子施加不同形式的力。如注入与腔模频率失谐的

不会产生光力自能，因而也不会改变机械动的位移。但无论注入哪种类型的控制光统的热声子数，这就是光场辐射压的散粒统的色散耦合光力系统是基于高品质因子的氮化硅薄膜MembraneIntheMiddle 简称 MIM），如图有一定折射率的介质片，因而会改变腔内频率发生改变，，并且频率会随着薄膜位置压力作用在薄膜振子上，这将会影响机械的过程。一般将能够引起腔共振频率变化先要分析薄膜振子对腔内光场的反射与散耦合过程进行详细的理论计算和数值分
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O439

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本文编号：2646256