摘要：腔光机械系统主要由纳米机械振子和腔场通过辐射压力耦合形成，它为在控制极好的实验中探讨宏观系统中的量子效应提供了可能。此外，该系统在量子信息处理和精密测量等方面有着非常重要的应用，因而成为近年来的一个研究热点。在本文中，我们讨论了一个机械振子比如一个倒立单摆的动态稳定问题。我们研究的具体模型是一种“中间有一个薄膜”的结构，其中薄膜通过一个二次型光机械相互作用耦合于腔场，并且系统的损耗主要来源于光腔。我们证实了机械振子可在时间调制的辐射压力的作用下达到动态稳定。74185

毕业论文关键词：二次耦合型腔光机械系统，辐射压力，动态稳定 

Abstract：Cavity optomechanical systems consist of nanomechanical resonators coupled with cavity field by radiation pressure force, which offers the potential to investigate quantum effects in macroscopic quantum systems in extremely well-controlled experiments。 Moreover, they can find important applications in quantum information processing and precision measurement。 In this paper we discuss one such situation, the dynamic stabilization of a mechanical system such as an inverted pendulum。 The specific example that we study is a “membranein-the-middle” mechanical oscillator coupled to a cavity field via a quadratic optomechanical interaction, with cavity damping the dominant source of dissipation。 We show that the mechanical oscillator can be dynamically stabilized by a temporal modulation of the radiation pressure force。

Keywords: Quadratically coupled optomechanical system, Radiation pressure force, Dynamic stabilization 

目  录

1 绪论 4

1。1 光与机械相互作用系统的实现 4

1。2 几种比较典型的腔光机械系统 4

1。3动态稳定 7

2 薄膜在中间的二次耦合型腔 7

2。1引言 7

2。2模拟系统及不稳定结构 8

3 二次耦合型腔腔光机械系统的动态稳定 11

3。1 引言 11

3。2动态化稳定方案 11

3。3经典模拟 15

3。3。1无阻尼情况 16

3。3。2有阻尼的情况 18

结  论 19

参考文献 20

致  谢 21

1绪论 

1。1 光与机械相互作用系统的实现 

腔光机械系统是利用光的辐射压力来驱动机械振动的混合系统[1-5]。该系统是由光学腔或微波腔与机械共振器（机械振子）共同组成。通过这种混合系统人们获得了使用光压来对机械运动进行量子调控或者用机械控制来调节光或微波场的方法。根据前人在理论工作方面的概括，最基本的光学机械系统由光学腔组成的。如图1-1所示，在系统的一端，镜子挂在弹簧上。当光通过腔内的时候，光的辐射压力使挂镜子的一端移动，因此光学和机械自由度的耦合是参数化的。在本质上，这种耦合是腔内光场光子的数目耦合于机械振子（移动镜的一端）的位移。挂在一端的镜子的运动模式是一种谐振子。当其运动与辐射压力耦合的时候，反射镜的机械极化率被改变。这样就产生了两种光机械效应：机械振子的有效共振频率的改变，即所谓的光学弹簧效应；第二种是机械振子的有效阻尼的变化，被称为光学阻尼。两种情况下的频移和光阻尼的大小随激光功率线性变化，并依赖激光频率与腔共振频率之间的相对失谐量，或者说是依赖于反射镜的位置。