利用光学扭转弹簧对线性腔镜进行角向囚禁

光机械系统在各类物理实验中备受关注。借助光机械系统，可利用光学干涉测量精确地测量机械振子的位移或作用于其上的力。作为机械振子，悬浮镜常用于毫克量级以上尺度的光机械系统中。然而，线性腔中的微小悬浮镜由于其光学辐射压力，在其偏航转动自由度上可能不稳定。这种不稳定性限制了腔所能累积的光功率，并对灵敏度构成限制。在此，我们表明，当腔的 $g$ 因子为负且一面镜远比另一面镜重时，无需额外的主动反馈控制即可利用光学辐射压力囚禁悬浮镜的转动运动。此外，我们通过实验验证了该囚禁的有效性。我们测量了悬浮微小镜在不同腔内功率下的转动刚度。结果表明，腔内激光束的辐射压力实际上起到了正恢复力矩的作用。进而，我们讨论了利用本实验装置观测量子辐射压力涨落的可行性，作为该囚禁构型的一项应用。