原子与腔内光场交换光子实现相互作用,描述这一相互作用过程的主要参数为：

1) 腔模的有效体积 Veff  。 Veff  取决于微腔的几何参数,对于球面镜腔,其有效体积为

w0 l / 4 ， w0 和 l 分别是基模腰径和腔长。

2) 腔内光场强度。对于频率为 的光子,受限在Veff  ,其电矢量振幅为 E 

为真空介电常数。腔模体积越小,腔内光场强度越大,使用微腔有利于增强光场。

3) 原子的衰减率。它包括纵向衰减 || 和横向衰减 。 || 表示处于激发态的原子跃迁 并辐射一个光子的几率，由爱因斯坦自发辐射儿率 A 决定: ||  A 。对 于纯辐射 12 || 。

4) 腔场的衰减率或消相干率 。表征光子在腔内的寿命,它由腔镜透射、腔内吸收、 散射等各种损耗决定。总损耗为 c ,可以用腔的精细常数 F 表示: c 2/ F 。腔场之衰减 率 c/ 2Fl ,式中 c 为光速。采用反射率极高的腔镜 (即超镜：Supper-mirror )可以获得 极高的 F 值 ,从而降低 。

5) 原子与场作用的耦合系数 g0 。它表示腔场与原子耦合的强弱,也就表征 了原子与

腔场交换能量的快慢。单光子与单原子之间的相互作用 g0 。

对于高斯驻波腔模，定义描述光子和原子相互作用的临界光子数 m0

) 1 时，意味着光场与原子的作用进入强耦合。单原子

0  0 0 0

与单光子之间的强耦合十分重要,单原子意味着从腔内移进或移出一个原子会对腔场产生 巨大的影响,单个原子可以完全控制光场；单个光子意味着单个光子就足够饱和原子，可 以对腔内介质产生强的非线性,可以通过 腔内介质控制另一个光子。实现强耦合,首先是 原子在腔内应该有较长的寿命，其次是尽可能减小腔模体积,只有具有高 Q 值的微腔能够 满足这些要求。

1。2 腔光力学

腔光力学的起源可以追溯到 20 世纪七八十年代对宏观大尺度的宇宙现象——引力波 的观测研究, 由于对引力波干涉仪测量精度的苛刻要求,使得腔光力学研究不得不进入微 观量子区域。原本极为微弱的电磁辐射压效应经谐振腔放大后驱动腔镜做机械振荡, 即构 成一个基本的腔光力学系统。该系统与同样在近年来发展迅速的微纳机电技术和超冷原子 物理结合之后,使得系统参量与尺度跨越了宏观与微观的界限。其力学结构的振荡频率和 有效质量取值都覆盖了极为宽广的范围,分别为 10—109Hz 和 103—10-20g,而电磁辐射也跨 越了微波和光的波段。这使得腔光力学这样一个简单的系统成为了一个精密操控、测量力 学运动,进而深入探索微观世界本质及其与宏观世界联系的研究平台。

腔光力学主要是研究光学与力学自由度之间相互作用的学科。这些相互作用来源于光 的机械效应，即光力。光学梯度力和辐射压力是光力的两种典型类别。梯度力源于电磁场 梯度。非均匀场以正、负电荷的偶极子经历不同的力的方式极化机械物体，使物体受到非 零净光力作用。辐射压力源于光携带动量。光与机械物体之间的动量传递对物体施加压力。 这些在 17 世纪引起了开普勒的注意，他指出在彗星过境期间，彗星的尘埃尾巴是远离太 阳的。二十世纪七十年代 Hänsch 等人以及 Wineland 等人指出利用激光的辐射压力实现冷 却原子的可能性[2]。这个推断后来在实验上得到了证实，并且现在它已经成为操纵原子的 一项重要技术。1978 年 Ashkin 首次证明了聚焦激光束可以用来捕获微米纳米尺寸的粒子 腔光力学在精密测量方面的应用(2):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_82681.html