安徽理工大学力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
腔光力系统的反电磁诱导透明（IEIT）现象越来越多地受到研究者的广泛关注。所谓的IEIT现象发生在非线性系统中，在1个控制场和2个探测场的共同驱动下，腔内的机械振子对2个探测场的能量进行完全吸收，而不发生透射和反射现象。提出一个多模腔光力系统，该系统由2个机械振子和1个光学谐振腔构成，由1个控制场和2个探测场所驱动。通过控制该系统中有效的光力耦合速率（由腔场功率决定）、2个机械振子与腔光子耦合强度之间的比值，该腔光力系统出现了IEIT现象。此外，进一步解决了能量驻留的问题，发现在2个振子的作用下，系统的耦合效果得到显著增强。通过调节腔场的功率和机械振子与腔的耦合关系，该系统可以实现滤波、能量分配调节，此研究可能适用于量子通信和能量储存等领域。
反电磁诱导透明 非线性系统 腔光力系统 量子通信 光学学报
2023, 43(22): 2226001
国防科技大学气象海洋学院，湖南 长沙 410073
腔光力系统是一种光学谐振模式和机械振荡模式在微纳尺度上相互耦合作用的微纳腔体结构。基于微纳加工技术实现的腔光力结构具有超强光机械模式耦合效应，可在激光激励下产生超稳且窄线宽的机械振荡信号。腔光力系统中的经典力学、量子力学现象等已经被广泛应用于高精度传感、腔光力器件与电路、高效率微波-光学转换器件等技术领域。为了获得光机械振荡微波信号，采用基于非线性机械振子的光机械耦合方案，使腔光力作用在一个含有非线性振子的两级级联的机械振子系统上，实现由非线性特性光机械耦合作用引起的简并四波混频，进而产生光机械频梳。基于非线性腔光力系统的光机械频梳研究，将有效推动光子集成式光机械频梳技术的发展和广泛应用。
光声作用 腔光力系统 非线性振子 光机械频梳 光学学报
2023, 43(17): 1719002
安徽理工大学力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
提出了一种双谐振腔模式的磁光力学系统。在该系统中，左右两个光学谐振腔均由能量低的探测场和能量高的泵浦场驱动，其中左侧谐振腔存在机械振动模且与一个磁振子（钇铁石榴石小球）耦合，两个谐振腔的光场之间存在耦合。通过控制该系统中两侧探测场强度的比值、磁振子与腔光子之间的耦合强度、磁振子与机械振子之间的耦合强度以及左右两个谐振腔之间的耦合强度，光力系统会出现模式分裂、完美量子相长相干、完美量子相消相干、磁振子能量的吸收等现象。该系统中左右两个谐振腔之间的耦合起着关键作用，提供了一个量子通道并影响透明窗口的峰值。通过研究和操纵该系统中的参数，实现了对输出场的有效调控。研究结果在量子光学以及光子信息网络构建中有一定的应用前景。
量子光学 磁振子 腔光力系统 相干光学传输
1 大连工业大学光子学研究所, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学基础教学部, 辽宁 大连 116034
利用原子-腔超强耦合光力系统, 通过调制光力耦合, 开展了力学振子的宏观量子叠加态的制备与特性研究。首先利用 Wei-Norm 方法给出了演化算符的计算过程, 并针对任意原子-腔初始态情况, 给出了整个系统演化波函数的解析形式, 结果表明假设对原子—腔子系统进行测量, 在一定条件下, 振子将处于宏观量子叠加态。进一步给出了力学振子宏观量子叠加态的 Wigner 函数的解析表达式, 并对影响宏观量子态量子性的可能因素进行了理论计算和分析。最后讨论了原子-腔不同的初始态对宏观量子相干性强弱的影响, 并给出宏观量子相干性最强的初态参数; 还讨论了原子-腔耦合强度对宏观量子叠加态的量子相干性的影响, 发现耦合强度越强, 宏观量子叠加态的量子相干性就越强。
量子光学 超强耦合光力系统 腔光力系统 宏观量子叠加态 宏观量子相干性 quantum optics ultra-strong coupled opto-mechanical system cavity opto-mechanical system preparation of macroscopic quantum superposition s macroscopic quantum coherence
低维量子结构与调控教育部重点实验室, 物质微结构与功能湖南省重点实验室, 物理系和量子效应及其应用协同创新中心, 湖南师范大学, 湖南 长沙 410081
混合腔光力系统同时包含一次和二次光力相互作用。本文研究了混合腔光力系统中的双光子散射问题。在Wigner-Weisskopf框架下,通过求解散射过程,获得了混合腔光力系统散射态的解析表达式,揭示了双光子散射的4个物理过程:1)双光子均被直接反射,不进入腔中;2)一个光子被直接反射,另一个光子入射进腔中;3)两个光子按次序先后入射进腔中,但腔中最多只有一个光子;4)两个光子均入射进腔中。通过分析双光子散射谱,发现在该散射过程中可以产生双光子频率反关联,并且发现了混合腔光力系统中的参数与双光子散射谱特性之间的联系。该研究不仅提供了一种产生关联光子对的散射方法,而且提出了一种表征光力系统参数的光谱方法。
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210521
安徽理工大学力学与光电物理学院, 安徽 淮南 232001
研究了含有两条特殊路径的环形光力系统的光学传输特性, 这两条路径结构相互独立但彼此间存在声子、光子耦合。通过调节两条独立耦合路径间的耦合强度以 及有效光机械耦合率等参数,系统展现出了诱导透明现象的可调谐性。在耦合强度较大时会产生对称失 谐点透明峰,距离和强度均可由路径耦合强度调控,从而使基于该系统的全光子开关在理论上成为可能。 此外,通过对相关参数的调节,能够轻易地改变透射光的群延迟大小,通过多种途径实现快、慢光的可调 谐性。在部分条件下,系统展现出对快慢光调制的优良特性,为相关光子器件的制作与量子现象的研究提 供了一个好的平台。
量子光学 腔光力系统 光力诱导透明 慢光 快光 quantum optics cavity optomechanical system optomechanically induced transparency slow light fast light
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100193
微纳机械振子在精密测量领域有着广泛的应用,其中调幅或者调频技术是机械振子力 学探测中常用的两种方法。一般情况下机械振子测量灵敏度主要受到热噪声的限制。因此,采用压缩的方法来降低特定相应 测量分量上的热噪声可以有效提高微纳机械振子的力学测量灵敏度。在腔光力系统中通过锁相环路锁定机械振子的振动频率, 并利用光学囚禁对机械振子的振动频率进行调制,在调制频率为机械振子共振频率的两倍时成功对机械振子的特定振动分量进 行了压缩。并且通过反馈增强系统稳定的方法,成功地超越了参量压缩的3 dB极限,达到了4.4 dB的最大压缩率。
量子光学 参量压缩 腔光力系统 微纳机械振子 反馈控制 quantum optics parametric squeezing cavity opto-mechanical system micro-nano mechanical resonator feedback control
池州学院机电工程学院量子信息与光电信息交叉研究中心, 安徽 池州 247000
研究了压缩真空态和数态输入下腔光力系统的动力学演化特性, 分析了系统参数对系统线性熵和Wigner函数的调控作用。数值计算表明:调节压缩因子r可以改变机械 模Wigner函数分布特性,当r取较大值时,可使腔模与机械模间的纠缠显著增强;增大机械模参数k的取值, 将减小腔模Wigner函数负值深度和范围。
量子光学 腔光力系统 线性熵 Wigner函数 压缩效应 quantum optics cavity optomechanical system linear entropy Wigner function squeezing effect
华南师范大学信息光电子科技学院, 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东省量子调控工程与材料重点实验室, 广东 广州 510006
提出了一种利用环形腔光力系统产生稳态机械模压缩的方案。该系统包含1个固定镜和2个振动镜，振动镜可看作具有三次非线性的非简谐振子,受输入激光驱动的腔内光场 对振动镜产生光辐射压力。研究了腔内光场和机械模的稳态振幅及机械模的压缩性质，结果表明: 稳态振幅随驱动功率升高而增大; 机械模可在很大参数范围内达到压缩; 可通过增强三次非线性强度、驱动激光功率或适当调节驱动场与腔场的频率失谐量来增强压缩;压缩对热声子噪音具有鲁棒性。
量子光学 机械模压缩 机械非线性 环形腔光力系统 quantum optics mechanical modes squeezing mechanical nonlinearity ring-cavity optomechanical system
