[4]，这促进了光镊技术的发展，这项技术广泛应用于操纵活细胞、DNA 和细菌。

1980 年,德国马克斯普朗克量子光学研究所的及其合作者成功观察到了光压对一个力 学元件的影响。他们使用一个光学谐振腔来增强激光束,从而提高光压,而谐振腔的一面腔

镜竖直悬挂,形成一个力学单摆,可以在光压的作用下作受迫振动。这个装置正是本文研究 的腔光力学系统的核心一一腔镜的力学运动通过光压与反射率、透射率等腔的光学性质关 联起来。

腔光力学就是将光学腔和力学结合起来的一门科学。腔光力学系统的基本物理图像是 光学微腔的一个腔镜固定在一个微纳尺度机械振子上，通过辐射压，腔中的光场自由度和 移动腔镜的机械运动自由度可以有效的耦合起来[5]论文网

腔光力学系统示意图

腔光力学系统光腔部分与单量子体系（如单原子，单个超导量子比特）的耦合，即腔 量子电动力学和腔光力学系统的混杂。研究表明，这种混杂方式可以形成原子——光腔—

—机械振子的三粒子极化子，在强耦合条件下，可以形成真空拉比劈裂和多边带混合的单 光子散射谱。利用这种系统可能将机械振子冷却到单极化子水平，同时声子会出现强的聚 束和反聚束现象。研究还发现，通过高质量腔中的量子化光场为中介，腔中的单个囚禁原 子的振动自由度和机械振子的振动自由度可以产生强的相干耦合。这种强耦合使原子和机 械振子之间的量子态相干转移成为可能。因此在这种系统中，利用发展成熟的原子物理方 法，可以实现微机械振子量子态的相干制备，操控，测量等。

2 腔光力学研究的内容

2。1 腔光力学系统

腔光力学系统是利用高质量光学腔模式来增强光场与机械振子之间的相互作用。在腔 光力学系统中，不仅可以对机械运动状态进行高精密测量，而且能对机械振子的运动进行

精确操控，例如可将机械运动冷却或放大。该类研究将使量子力学的一些基本问题，例如 波函数塌缩、不确定关系和态叠加原理在更大的尺度和质量上得到检验，揭示从量子物理 到经典物理的过渡，同时在引力波、质量、力和位移的高精度探测以及量子信息处理等方 面有着十分重要的应用。因此，腔光力学系统可用于量子信息处理，超灵敏的测量，以及 在宏观及介观尺度上检验量子力学基本原理。

各种光学腔示意图。第一列依次为：微柱型腔，法布里-珀罗腔。第二列依次为：微盘型腔，聚 合物滤波器型腔(上)；微球型腔，微环型腔（下）。第三列为：光子晶体腔

由于施加在微观或宏观机械物体上的光力通常是比较弱的，因此很难被观测到。为了克服 这个问题，人们采用了光学腔，它通过共振来提高腔内的光场强度，致使光力变得明显。 2003 年，加州理工学院的 Kerry Vahala 根据腔的光场分布方式的不同，将光学腔分为三 类（见图 2）[6]：基于传统的 Fabry-Perot(FP)型腔、回音壁模式的微腔、光子晶体微腔。 基于 FP 型腔是利用平行镜面间的多次反射，形成驻波场，导致施加在镜子上的光力增强。 这种腔其内部一般是中空的，能够使原子等物质从中间通过光场，进而实现光与原子的相 互作用。另一种典型的 FP 型腔是微柱型腔，它凭借半导体工艺技术形成分布式布拉格反 射结构，之后加工成微小的柱体，在材料制备时将一些发光材料放在其腔中，这样有助于 易操作并且更稳定的固态系统的形成。回音壁模式微腔又叫耳语回廊模式微腔，它是利用 微腔内的光受到微腔腔壁的全反射，使光在其腔内形成稳定的行波模式。典型的回音壁模 式微腔包括微盘腔、微球腔、微芯圆环腔等。由于回音壁模式微腔易于达到高的质量因子， 所以它在很大程度上促进了更多有意义的物理现象的发现。这类腔的研究自声学领域、微文献综述