科技动态

光学镊子声子激光器

发布:laserline阅读:1457时间:2019-4-5 21:43:28

相干性研究是当代物理学的一个重要研究领域,它既是一种基本现象,又是其他技术的催化剂。正在进行制备(基态)量子相干的工作,并对参数驱动的经典系统进行了研究。声子激光器是普遍存在的光学激光器的机械类似物,已经通过多种形式实现。然而,对于作为进行量子力学和重力基本测试的重要平台以及发展将机械运动与电子自旋和电荷耦合的传感模式的介观悬浮光机系统,却没有这样的证明。捕获离子的成功实现利用了红光和蓝光从原子共振中失谐产生的多普勒力;但是,如果悬浮物体没有离散的内部能量结构,这种方法就失败了。


图1:光学镊子图和系统模型。光学镊子在真空中悬浮的二氧化硅纳米球的艺术渲染。插图:在横穿光束传播的平面上观察到的悬浮球体的质心运动,显示低于阈值(左)的布朗运动和高于阈值(右)的X轴上的相干振荡。

受Arthur Ashkin在光镊方面的开创性工作的启发,美国纽约州罗切斯特大学光学研究所的科学家演示了一种基于真空条件下悬浮在光镊中的二氧化硅纳米球质心振荡的介观、频率可调声子激光器。动力学是由损耗、增益和非线性相互作用所控制的。观察到布朗运动到连续相干振荡的相变,两种状态之间有一个清晰的阈值。声子激光系统以前在原子系统(质量~1×10 ^-25 kg)和微尺度(质量~1×10^-9 kg)振荡器中进行过探索。文章提供了在悬浮介观系统(质量~1×10^−18 kg)中产生相干和非经典运动状态的第一步,这些状态也显示了原位频率可调性。与之前的悬浮实现不同,这种方案足够通用,可以用于单电子、液滴甚至小生物有机体。因此,这种装置为介观声子的相干源提供了一条途径,可应用于量子力学中的基本问题以及精确计量的任务。


图2:稳态特性。

实验装置基于图1所示的自由空间光学偶极阱。光散射提供了一种位置测量方法,该方法通过处理得到控制质心动力学的反馈信号。一个信号提供质量声子中心的非线性参数冷却,而另一个信号则诱导质量声子中心的线性放大。反馈引起的非线性是可调的,并允许控制稳态声子分布,原则上进入量子态。此外,选择反馈非线性的具体形式来实现与标准光学激光器的近乎完美的类比(科学家已经积累了50多年的经验)。最后注意到,与离子实验不同,文章中的反馈技术不依赖于纳米颗粒的任何内部共振。图1中的插图分别显示了粒子在振动阈值下方(左)和上方(右)横向光束传播平面中位置的密度图。左侧插图显示布朗运动,每个轴的质心温度为250 mK,而右侧插图显示双波瓣图案,指示沿X轴的诱发相干振荡。相关内容以《An optical tweezer phonon laser》为题,发表在《Nature Photonics》杂志

来源: Nature Photonics

本文受译者委托,享有该文的专有出版权,其他出版单位或网站如需转载,请与本站联系,联系email::mail#opticsjournal.net。(为防止垃圾邮件,请将#换为@)否则,本站将保留进一步采取法律手段的权利。

> 免责声明
网站内容来源于互联网、原创,由网络编辑负责审查,目的在于传递信息,提供专业服务,不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如对文、图等版权问题存在异议的,请于20个工作日内与我们取得联系,我们将协调给予处理(按照法规支付稿费或删除),联系方式:021-69918579。网站及新媒体平台将加强监控与审核,一旦发现违反规定的内容,按国家法规处理,处理时间不超过24小时。 最终解释权归《中国激光》杂志社所有。

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!