作为涡度或速度探针的第二声波谐振器与镊子：制造、模型与方法

本文提出了一个开放腔第二声波谐振器的解析模型，并通过使用一种实现前所未有分辨率的新型谐振器设计，在超流氦中进行了仿真和实验验证。该模型纳入了衍射、几何失准以及通过腔体的流动，并使用纵横比接近1的腔体在超流氦中运行至其第20次谐振进行了验证。本研究的一个重要发现是，谐振器可以被优化，以选择性地感知贯穿流携带的量子涡旋密度——如文献中通常所做的那样——或贯穿流的平均速度。我们提出了两种速度探测方法：一种利用镊子板之间的几何失准，另一种以非线性方式驱动谐振器，超过一个阈值，导致腔体内涡旋缠结的自维持。本文提出了一种新的谐振信号数学处理方法，以充分滤除寄生信号，如温度和压力漂移，并精确分离量子涡度信号。这种椭圆方法包括在逆复平面上对谐振进行几何投影。其有效性在广泛的运行条件下得到了证明。该谐振器模型和椭圆方法正被用于表征一种通过小型化和设计优化实现高分辨率的新型第二声波谐振器设计。这些第二声波镊子能够提供类似于经典湍流局部探针的时空分辨信息，分辨率可达亚毫米和亚毫秒尺度。本文详细介绍了第二声波镊子的原理、设计和微制造，以及它们探索量子湍流的潜力。