基于光学微腔的二阶边带压缩光的理论研究

发布时间：2020-05-17 09:25

【摘要】：光学微腔如今成为时下的热点,许多与之相关的理论和实验如雨后春笋般出现在大众的视野之中。随着计量学的发展,人们发现已有的系统已经无法达到所需要满足的精确度,因此现在重要的问题就是如何达到它们的量子特征。但是可惜的是在量子水平上测量的精准度还要考虑到量子力学中的测不准原理,因此生出了局限性,而腔光力学便是突破这一难题的一把钥匙。在近十几年来光力系统发展迅猛,无论是在理论基础方面还是实验操作上都取得了较大的成绩。人们从中得到了许多有趣的现象,如微机械运动悬臂基态冷却、引力波探测等等。随着研究人员不断创新,在腔中加入不同的介质,从而改变系统的性质,以期获得更多有趣的结果。在这之中最受瞩目的就是对光力系统中光场与机械振动耦合的探索。然而取得的大部分成就主要是关于线性化光力相互作用,并没有考虑光腔模式与机械模式耦合的非线性化。渐渐地人们将目光投向了在经典和量子机制范畴中探索非线性光力相互作用,如今非线性光力互作用已经成为腔光力学中一个重要的前沿。本文我们从理论上探讨了加入光学参量放大器的光力系统中的光力诱导透明及其二阶边带现象。我们发现,由于光学参量放大器可以极大的影响腔内光子数及产生光学压缩,探测光及光力二阶边带的透射率都将受到影响。具体来讲,它们的透射谱可以被驱动场的相位调节,在不同的相位下,信号光的透射率不同;光学参量放大器的强度也将影响信号光的透射率,其中,二阶边带的透射率可以被极大的增强并且它的线宽得到有效的抑制。此外,信号光的群延迟也受到了光学参量放大器的影响,例如,在不同的驱动场相位下,二阶边带的群延迟随功率有不同的变化。这项工作为弱信号的精确测量提供潜在的方案。此外,放大器的存在可以为实现在高阶边带中从慢光切换到快光提供一种新方式,并且可以有助于控制以及设计光的传输。这些结果有望在光传播与开关器件、弱信号精确测量等方面获得实际应用。
【图文】：

偏振分光器,法布里-珀罗腔,法布里,探测装置

从腔体中逃离的光子数，我们一般一种方法就如图 2.1 中所示，，在法布里 - 偏振片，从而使透射出来的光束与射入光腔探测装置的优点。第二种方法就是最为常见长度相同的两臂中逃离的光子会对分束器产子就能够被探测器检测到。在实验研究中引布里 - 珀罗腔是一种非常灵敏的力学探测两个方面，一方面它提高了光的强度；另一控。

示意图,法布里-珀罗腔,示意图

腔具有较高的品质因子。品质因子 Q 描述的就是光子被吸收或逃离出腔体之前来回反复运动的次数。F 和它之间的关系能够用下面的表达式鲜明的体现出来：F （2-1-1这里的表示的光腔的频谱范围。理所当然，品质因子高的光腔往往能够得到更好的实验结果。从腔体中逃离的光子数，我们一般主要采取两种方法来测量。第一种方法就如图 2.1 中所示，在法布里 - 珀罗腔中放入一个偏振分光器和一个的偏振片，从而使透射出来的光束与射入光腔中的光束分离。较为简单且节省空间是这种探测装置的优点。第二种方法就是最为常见的迈克尔逊干涉测量法。放置两个悬臂，从长度相同的两臂中逃离的光子会对分束器产生干扰作用。当腔镜的位移发生变化时，光子就能够被探测器检测到。在实验研究中引力波的探测常常利用上述的这种方法[49]。法布里 - 珀罗腔是一种非常灵敏的力学探测器，广泛的应用于实验研究之中，其原因有两个方面，一方面它提高了光的强度；另一方面，它使光的强度可以通过机械位移来调控。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O431.2

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