具有透光机械振子的Michelson-Sagnac干涉仪的量子噪声

光辐射压力中的量子涨落可以激发机械振子的随机运动，从而实现线性量子光机械耦合。当对振子位置进行精确测量时，这种耦合会导致量子辐射压力噪声。迄今为止，这一效应尚未被观测到。一般来说，辐射压力噪声的强度随着振子有效质量的减小或反射光功率的增加而增大。最近，具有高机械Q值的极轻SiN膜在室温下作为低热噪声机械振子引起了关注。然而，这些膜的功率反射率远低于1，这使得在标准Michelson干涉仪中使用先进的干涉仪回收技术来放大辐射压力噪声效率低下。在此，我们提出并理论分析了一种Michelson-Sagnac干涉仪，该干涉仪将膜作为Michelson干涉仪部分的公共端镜。在这种新拓扑结构中，即使膜的反射率远低于1，功率回收和信号回收都可以使用。特别是，信号回收是一种有用的工具，因为它不会导致膜处功率增加。我们推导了振子位置测量的量子辐射压力噪声和散粒噪声的公式，并将其与具有75 kHz基频共振频率和125 ng有效质量的SiN膜的热噪声理论模型进行比较。我们发现，在干涉仪中心分束器处使用1 W功率和膜温度为1 K时，量子辐射压力噪声应该是可观测的。