環(huán)形微腔光機(jī)械系統(tǒng)的相干光學(xué)特性及其在質(zhì)量傳感上的應(yīng)用.pdf

1、光與物質(zhì)的相互作用一直以來都是物理研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。無論是在理論還是在實(shí)驗(yàn)上，相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新和突破都層出不窮。在以前的實(shí)驗(yàn)中，和光相互作用的物體一般為厘米到毫米的量級。近些年，由于納米技術(shù)的發(fā)展，各種各樣納米尺度的下的結(jié)構(gòu)如量子點(diǎn)、金屬納米顆粒、半導(dǎo)體納米線和微型光腔在實(shí)驗(yàn)中被制備出來。這就使在微米甚至納米尺度下光與物質(zhì)相互作用研究成為了可能。
　　光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要方向就是光機(jī)械系統(tǒng)。納米尺度下的光機(jī)械系統(tǒng)如單量子點(diǎn)-納米機(jī)械振子

2、耦合系統(tǒng)、量子點(diǎn)與光子晶體的耦合系統(tǒng)、DNA-量子點(diǎn)耦合系統(tǒng)和量子點(diǎn)-自旋耦合系統(tǒng)被相繼提出。雖然光機(jī)械系統(tǒng)的種類有很多，但是由于腔光機(jī)械系統(tǒng)所具有的超高品質(zhì)因子、超大振動(dòng)頻率、超輕質(zhì)量尤其是制備過程較為方便等特性，使得其成為光力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在本文中，我們主要研究回音壁模腔光力系統(tǒng)?；诠鈱W(xué)pump-probe技術(shù)，我們提出了一種全光探測回音壁腔光力系統(tǒng)相干光學(xué)特性的方法并研究了其在質(zhì)量探測中的應(yīng)用。
　　在第一章中，我們簡

3、要介紹了光機(jī)械系統(tǒng)的概念和發(fā)展歷史，介紹了不同種類的腔光力系統(tǒng)及其研究進(jìn)展。而后，我們著重介紹了腔光力系統(tǒng)的光學(xué)特性。在泵浦光的驅(qū)動(dòng)下，通過調(diào)制泵浦光的頻率和功率，腔光力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)光力學(xué)誘導(dǎo)透明以及在特定頻率下的光信號吸收及放大。利用腔光力系統(tǒng)的這種特性，我們可以得到機(jī)械振子的頻率。由此，腔光力系統(tǒng)將可以用作微型質(zhì)量傳感器。
　　在第二章中，我們研究了腔光力系統(tǒng)的二階光力學(xué)耦合效應(yīng)對其信號光光譜的影響。近期的研究表明，腔光力系統(tǒng)

4、具有較強(qiáng)的二階光力學(xué)耦合效應(yīng)。我們的結(jié)果表明了非線性光力學(xué)耦合會(huì)對系統(tǒng)的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)過程造成比較大的影響。我們比較了考慮和未考慮非線性耦合項(xiàng)的信號光透射譜，并且發(fā)現(xiàn)了放射和吸收峰的一個(gè)頻率位移。這就說明了光力系統(tǒng)的能級被非線性耦合項(xiàng)所修飾?；谶@種現(xiàn)象，我們提出了一種測量系統(tǒng)的二階光力學(xué)耦合系數(shù)的方法。
　　在第三章中，我們分別提出了基于單個(gè)回音壁模式腔和基于雙腔耦合模式的質(zhì)量探測方案。經(jīng)典的看，將納米顆粒放到回音壁腔的表面時(shí)會(huì)對環(huán)