迈向无热噪声光力学
光学
2016-11-23 v5 量子物理
摘要
在光力学器件中，除非机械频率非常高或热力学温度非常低，热噪声通常远大于量子噪声。本文探讨了一种新型光力学器件的设计概念，该器件能够在音频带内实现超高品质因数且热噪声可忽略。所提出的系统由一个极小支撑的毫米级摆组成，安装在双端镜晃动(DEMS)腔中，该腔在拓扑上等价于中间膜(MIM)腔。高精细度腔内的辐射压力允许高光学刚度、导致不想要的负阻尼项的抵消以及量子辐射压力噪声的抑制。我们使用哈密顿量求解系统的光学弹簧动力学，找到噪声功率谱密度并展示稳定的光学捕获是可能的。我们还评估了各种损耗机制，其中最重要的之一是由于光学弹簧引起的加速度损耗。我们展示实用器件从0.1 Hz的质心摆频率开始，借助光学弹簧刚度化频率1-10 kHz，可实现的最大品质因数。质量小于或等于1 g的小谐振器可在100 kHz频率下实现的Q因子。此类器件的应用包括用于改进引力波探测器的白光腔，或能够在量子极限附近工作的传感器。
引用
@article{arxiv.1602.03621,
title = {Towards thermal noise free optomechanics},
author = {Michael Page and Yiqiu Ma and Chunnong Zhao and David Blair and Li Ju and Huang-Wei Pan and Shiuh Chao and Valery Mitrofanov and Hamed Sadeghian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.03621},
year = {2016}
}
备注
13 pages, 11 figures. Third revision: Uploaded revised version upon considerations of the referees selected at Journal of Physics D: Applied Physics. PACS Numbers: 42.50.Pq, 42.50.Lc