光腔中薄膜振子与电磁场耦合关系的数值解

邓志姣 银 燕

（国防科学技术大学理学院物理系，湖南 长沙 410073）

如何将机械振子的运动冷却到量子区域已经成为当前一个重要的研究课题［1］.机械振子的冷却不仅有助于研究和验证宏观尺度下量子力学的一些基本问题，而且还能促进机械振子在量子信息技术和精密测量技术中的应用.目前，利用辐射压力将电磁场和机械振子运动耦合起来的光机械系统［2］为机械振子的冷却提供了一种有利的操作手段.最典型的光机械系统模型为一个F-P光腔，其一端镜面固定，另一端镜面作为机械振子可以自由运动.但这种传统光机械系统不能同时提高振子和光腔的品质因子，因而抑制了冷却的效果.

为克服该局限性，美国耶鲁大学研究小组提出了一种新的薄膜嵌入式光机械系统［3］.其基本结构为：在高品质因子的F-P光腔中，与腔镜面平行放置一个或若干个厚度约为50nm且具有一定透射率的SiN薄膜振子.通过从腔外输入一束或若干束激光驱动与薄膜振子耦合的腔内电磁场模式，就能够达到操控薄膜振子的运动甚至冷却其运动到量子区域的目的.操控薄膜振子运动的系统哈密顿量与薄膜振子和电磁场的耦合关系紧密相关.而该耦合关系又与各个薄膜振子在腔中的位置有关，并且随着振子数的增加变得异常复杂.因此，利用解析的方法求解该耦合关系非常困难.对于单个薄膜振子与电磁场的耦合关系，已有文献给出了数值……