光本身攜帶動量,當光照射在物體表面時,動量會傳遞給物體,并由此對物體產(chǎn)生力的作用,即光輻射壓力�；诖嗽�,布蘭津斯基（Braginsky）等人于1967年提出了由光腔和力學振子通過輻射壓耦合而形成的光力系統(tǒng),從而開啟了腔光力這個全新的領域。半個世紀以來,相關科研工作者從微測量、光操控、光存儲等多個方面,對光力系統(tǒng)在理論和實驗兩方面進行了較為全面的研究。近年來,伴隨著納米工藝的飛躍發(fā)展,光力系統(tǒng)的空間構造尺寸得以逐步降低,進而量子效應愈發(fā)明顯。這便為研究者通過構建各式各樣的納米級量子器件,實現(xiàn)遠距離的量子通信和大尺度的量子計算提供了可能。非互易量子器件是構成量子網(wǎng)絡最重要的基礎元件之一,它通過介質時間和空間上的有效調制,打破光傳播的空間對稱性,從而實現(xiàn)光的單向傳播。非互易器件可用于構造單向循環(huán)器、隔離器等,從而避免由于光干涉等效應導致的光耗散,進而保護傳輸中的光信號。當前,基于輻射壓耦合的光力量子器件,由于其自身的高靈敏度和易操控性,受到了非互易領域研究者的廣泛關注。構造非互易單光子光力量子器件,我們需要光力系統(tǒng)在單光子下的耦合強度接近腔模的阻尼率,但對于一般的光力系統(tǒng),單光子下的光力... 

【文章來源】：東北師范大學吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

LIGO引力波激光干涉儀基本結構圖

31.2腔光力系統(tǒng)的基礎構成和實驗參數(shù)如圖1.2所示，典型的腔光力系統(tǒng)是由法布里-珀羅光學腔（Fabry–Pérotcavity）和可以移動的腔鏡（充當力學振子的作用），通過光輻射壓力耦合而成的。該系統(tǒng)在缺少外部激光驅動，僅考慮由光子碰撞所引入的光輻射壓耦合相互作用的情況下，其量子化光學腔場后的系統(tǒng)哈密頓量可以寫作（1，m1）圖1.2標準的法布里-珀羅腔光力系統(tǒng)。0sIHHH，（1.2.1）其中，該系統(tǒng)的自由部分sH由光學腔的自由部分0H和力學振子的自由部分mH組成，0H和mH的具體形式如下0aHaa，2212mmHqp。（1.2.2）光學腔的共振頻率為a，a和a分別為光學腔場的湮滅算符和產(chǎn)生算符，兩者之間滿足對易關系a,a1。力學振子的本征頻率為m，p為力學振子的動量算符，q為力學振子的位置算符，其滿足對易關系q,pi。力學振子與光學腔的非線性光力輻射壓耦合形式為0IHgaaq，（1.2.3）單光子光力耦合強度為0g，接下來，我們對力學振子做量子化操作。令12qbb，2ipbb，（1.2.4）其中b和b分別為力學振子的湮滅算符和產(chǎn)生算符。將公式（1.2.4）帶入（1.2.2）和（1.2.3），并由兩者的對易關系式[b,b]1，我們可以得到全量子化的腔光力系統(tǒng)的哈密頓量

13111222224det，detAdetB2detC。（2.3.32）滿足的44矩陣可以寫成22的分塊矩陣形式如下11121314212223243132333441424344TACCB。（2.3.33）此處，我們選取一組已經(jīng)被實驗驗證的光力學系統(tǒng)的實驗參數(shù)[16]，在該參數(shù)的選取下可實現(xiàn)相當大的光子聲子糾纏。圖2.3為在不同的力學振子質量下，光子聲子的糾纏隨重整頻率m的變化曲線，其中參數(shù)選取如下光學腔長度為L1mm，驅動激光的波長為810nm，驅動激光的功率為P50mw。力學振子的阻尼率和溫度分別為200m，T400mK。圖2.3中虛線取力學振子有效質量為m5ng，精密常數(shù)為4F1.0710；實線取力學振子有效質量為m50ng，精密常數(shù)為4F3.410。圖2.3糾纏隨重整頻率m的變化曲線，其中光學腔參數(shù)滿足光腔長度為m，驅動激光的波長為810nm，驅動激光的功率為P50mw。力學振子參數(shù)為振子的阻尼率為200m，溫度為T400mK。圖中虛線為取力學振子有效質量為m5ng，精密常數(shù)為4F1.0710；實線為取力學振子有效質量為m50ng，精密常數(shù)為4F3.410。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Nonreciprocal unconventional photon blockade in a spinning optomechanical system[J]. BAIJUN LI,RAN HUANG,XUNWEI XU,ADAM MIRANOWICZ,HUI JING.  Photonics Research. 2019(06)



本文編號：3573522