1.2 腔光机械系统

1.2.1 腔光机械系统的基本原理

通常光-机械耦合一般表现为线性相互作用，而在应用价值更加丰富的非线性耦合方面的相互作用却很弱，现在人们利用高品质因子微光腔增强光力耦合，提高非线性相互作用。接下来我们用最原始的腔光系统--传统的Fabry-Perot（法布里-珀罗）腔来解说光学自由度和机械自由度是怎么样互相耦合在一起的。实际上，它可以代表很多这类的腔光机械系统。

一般标准的Fabry-Perot谐振腔,如图1.1所示，其中左端的镜面保持不动，而右端镜面可以受力振动。当一束激光驱动光腔的时候，光腔内循环振动的光场就会对光腔产生一个光压，导致产生一个作用力，它使右端镜面开始做微小的振动，作用相当于一个机械振子。但是光腔的长度也被改变了，这是因为镜面振动的反作用，同时腔内的光强分布也随之改变了。这一种动态互相耦合就形成了光机械系统。源'自:751`!论~文'网www.751com.cn

1.2.2 腔光机械系统的发展历史

腔光机械系统最早应用是用于引力波探测的实验中。时至今日，两个仍在进行的最著名的引力波探测项目是美国的 (LIG0)法国意大利联合进行的“Vigro”，他们都继续在使用这一方法。随着技术的进步，光学微腔已经实现“高精细度”，腔光机械系统已经走向微观尺度，它的尺度和质量都出现了令人惊讶的跨越。但是在宏观尺度上观察到量子力学效应则需要更低的温度，因为光机械中很多物理现象被热涨落所掩盖，所以。为了提高精密仪器的精度，减免外界环境对仪器产生的噪声，物理学家已经实现了量子温度操纵。值得一提的是州理工学院连同维也纳大学研究团队，他们已经可以使用激光技术将纳米机械共振器冷却至能量最低状态了。目前已经能将纳米振子冷却到10-5K，这令人们为之一奋。因为这有利于研发高敏感的探测器，还可以进行很多可操作的量子实验。

1.2.3 光力学腔的经典模型

（1）法布里-珀罗光学腔

法布里-珀罗型光学腔由两面平行放置的腔镜构成。当人们用一束光射进这个腔光机械时，就会发生多次的透射和反射现象，从而使得左右两面腔镜之间的光场被明显地增强。人们假设两面腔镜有着一致的反射率R与透射率T