图1-1。 腔光机械系统示意图。腔受到一束频率为 的输入光驱动，左边的镜子是固定的，右边的镜子可以自由振动，起到了机械振子的作用。

1。2 几种比较典型的腔光机械系统论文网

随着光学微腔、纳米科技以及半导体技术的不断发展，腔光机械系统这大家族也得到很大拓展。高精细光学微腔的问世使得腔的尺度不断缩小而品质因子逐渐提高，如微盘腔、微波腔以及光子晶体缺陷腔等。人们使用氮化硅薄膜、微型探针、玻色-爱因斯坦凝聚体甚至量子点来做机械振子，这使得振子的质量大大减小。现在实验上已经能够实现多种腔光机械系统，这里我们将介绍部分常见的光机械系统[1-4]。

（一）回音壁模式（WGM）微型环芯和微球

    如图1-2(a)，1-2(b)所示，在这个系统中，光可以通过瞬逝场耦合到硅环形或球形，并且通过内部反射装置反弹数次，形成一种自由空间的短暂耦合，这将创建一个高精细度的光学谐振腔。光耦合到环形腔的径向呼吸模式(radial breathing mode, RBM)，并改变光路长度。由于这些设备的尺寸（通常约为10微米）很小，它们的振动模式通常会在10-100MHz或者更高。

 图1-2 (a)可做微小变形的环形微腔，其           图1-2(b) 回音壁模式光机械腔是由有光

中通过一个光纤来输入或输出光的信号。          传播的波导和回音壁腔组成。

    在Kippenberg小组最近的工作中，他们制备了腔线宽为 ，和机械频率的硅胶微型环芯，完全进入了可分辨边带区域。用一个 制冷机，从温度 或 者热声子数 开始，加以 的激光功率，它们能够使有效声子数冷却至63。由光吸收等因素引起的变热效应限制了冷却过程。后来，使用更高光学品质因子的环形腔，在 的制冷机里从600mK的温度开始，他们将共振频率为70MHz的机械振子中的声子冷却数到9。最近，他们使用修改后微型环芯减少了机械阻尼和有效质量。用 的制冷机使温度从600mK开始，他们将共振频率为78MHz频率的机械振子中的声子冷却数到1。7，这主要受到光学模式和机械模式之间的强耦合的产生的影响。同样地，Park等人在不对称微球系统下用回音壁模式（WGM）。在这种情况下，腔的线宽 ，机械模式 。以 温度开始，有效声子数下降到37。由于在二氧化硅超声波的衰减，最小的声子数由低的机械品质因子Q=1540限制。

（二）光子晶体腔光机械系统（optomechanical crystals，简称OMC）。

美国加州理工学院的Painter 小组利用有缺陷的一维光子晶体在实验上现了光子晶体腔光机械系统，其结构如图1-4（b）所示。光子晶体上的缺陷形成了高Q值的微型光学腔，缺陷腔的体积非常小且腔的品质因子很高，这使得这种耦合作用的强度通常较大。光子晶体腔光机械系统有一个优势，即可以通过缺陷来调节光学模式和力学模式的位置，因此在该系统中能够产生可调的光机械耦合相互作用。光子晶体腔光机械系统已经通过激光成功地冷却到量子基态, 此外光子晶体腔光机械系统在电磁诱导透明现象、慢光及光存储等方面得到了广泛的应用和发展。

1-3（a）光机械晶体纳米腔阵列扫描电路图         1-3(b) 光子晶体腔光机械系统结构图

（三）腔中含有玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate, BEC)

Esslinger小组成功地将玻色—爱因斯坦凝聚原子系统导入并束缚在光腔中，通过外场的驱动作用，实现了玻色-爱因斯坦凝聚原子与内腔场的相互耦合，构成了玻色—爱因斯坦凝聚体腔光机械系统。这里玻色—爱因斯坦凝聚体的集体密度激发起到了机械振子的作用，可用于玻色算符进行描述。实验装置如图1-4(a)所示，两束反向传播的激光光束在腔内形成垂直方向上的驻波，原子可以被放到驻波的偶极势中。通过改变向上传播和向下传播的两束波之间的频率差可以改变驻波的模式，限制在其中的原子将会以速度v向下移动。当原子进入到腔场之后将被限制在由一束向上或者向下的光束和一束附加的水平方向偶极光束形成的交叉光束偶极势中，这样就可以将玻色-爱因斯坦凝聚体有效地限制在高品质因子的光学腔中，并且通过控制限制的位置可调节原子与光场之间的相互作用。此外该系统的耦合强度是随原子个数的增加而提高的，这导致BEC 腔光机械系统很容易达到强耦合情况。文献综述