光学悬浮微纳颗粒系统的经典和量子动力学及其应用研究

发布时间：2021-10-16 10:48

　　由于微纳加工工艺技术的提升,光力学系统作为超精密测量工具和实验平台越来越受到人们的关注,并且被广泛应用于精密测量、宏观量子态的制备以及量子基态冷却等领域。光学悬浮纳米颗粒系统作为一种新颖的光力学系统,因为具有高品质因子和易组装性越来越受到人们的重视。基于这些特性,该系统被人们应用到许多重要问题的研究,例如布朗粒子瞬时速度的测量、基本热力学定理的验证等等。本论文将基于光学悬浮纳米颗粒系统,利用该系统的高品质因子和易组装特性从光学精密测量和量子态冷却等方面展开研究。利用光悬浮纳米颗粒系统和最新的位置探测技术,人们实现了对布朗粒子瞬时速度的测量。受到该研究的启发,我们提出了利用光学悬浮装载有自旋的纳米颗粒来实现对磁场梯度的测量和单自旋的测定。我们研究了由于磁场中自旋随机翻转引起的纳米粒子位置涨落和由于残余空气分子碰撞引起的纳米粒子位置涨落之间的比值,并提出当该比值大于1时,自旋随机翻转引起的位置涨落将能够被显著地探测到。以此理论分析为基础,我们提出了并数值验证了利用光学悬浮铁磁纳米颗粒来探测磁场梯度的实验方案,同时我们也提出和验证了探测单自旋的实验方案。光学悬浮的纳米颗粒,一般被认为是球形的... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：96 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 光力学系统简介
    1.2 光学悬浮纳米颗粒的物理原理
        1.2.1 光线光学近似
        1.2.2 瑞利近似
        1.2.3 推广的洛伦茨-米氏理论
    1.3 悬浮纳米颗粒的经典和量子处理
    1.4 稀薄气体中纳米颗粒的衰减率
        1.4.1 球形纳米颗粒的衰减率
        1.4.2 椭球纳米颗粒的衰减率
    1.5 本文选题与主要研究内容
第2章 悬浮纳米颗粒中自旋系综引起的位移的测量
    2.1 引言
    2.2 模型
    2.3 磁场梯度的测量
    2.4 单自旋探测
        2.4.1 (?)对Ω_0的依赖关系
        2.4.2 (?)对τ_c的依赖特性
        2.4.3 (?)对耗散Γ的依赖关系
    2.5 本章小结
第3章 光学囚禁纳米粒子扭动模的双稳和压缩特性
    3.1 引言
    3.2 非球纳米颗粒的扭动模模型
    3.3 扭动模的双稳特性
    3.4 扭动模的压缩特性
    3.5 本章小结
第4章 光学囚禁地纳米椭球的耦合多稳特性和协同冷却
    4.1 扭动模和平动模耦合模型
    4.2 耦合的双模双稳特性
    4.3 利用扭动模对平动模进行冷却
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文、作者简介及所获奖励
致谢



本文编号：3439673