薄介质膜中高频膨胀模的量子光力学

本文在“膜在中间”构型下，从理论上研究了薄介质膜的高频膨胀模与光学腔场之间的相互作用。基于第一性原理的推导得出了一个多模光力学哈密顿量，其中多个腔模通过膜厚度的变化而耦合。对于微米量级的膜厚度，该膨胀模的频率处于 GHz 范围。这可以与光学腔的自由光谱范围相匹配，使得机械振荡器能够共振耦合不同频率的腔模。此外，如此高的机械频率也意味着利用常规制冷技术即可达到运动的量子基态。对具有现实参数的耦合强度的估算表明，利用该膨胀模可以观测到光力学效应。本文展示了该系统如何用作量子极限光学放大器。膨胀运动还可能导致不同频率腔模之间的量子关联，并通过实验可获取的双模压缩谱对其进行量化。最后，确定了该系统中辐射压力散粒噪声的明确特征。