我六月份投稿的论文已经被PRA接收了,这也将是我博士期间发表的第四篇PRA。这篇论文研究了相位噪声这个激光冷却机械振子的技术问题,提出了一个解决方案,可以缓解这个技术问题,帮助我们冷却振子到基态,然后讨论了测量量子区域附近的机械振子热声子数的一个理论方案。
这个工作源自冷却机械振子的一个困难。人们发现, 冷却机械振子时,驱动光的相位噪声影响很大。初步估计,如果希望冷却振子到基态,需要驱动光的谱线宽度远小于1赫兹。这在实验上是不可能的。我们发现,如 果引人两个腔模与同一个振子模耦合,腔模的频率差正好等于振子模的频率。那么在边带可分辨条件满足的情况下,相位噪声被压缩了(ωm/γ)2倍。这里的ωm是振子频率,γ是光学腔的衰减率。由于这种改善,相位噪声的影响被大大压缩。根据估计,目前实验上可以买到的带宽1000赫兹的激光其相位噪声应该不会妨碍我们冷却振子到基态。这个结果对提高冷却效率,降低冷却温度应该有所帮助。
接下来,我们也讨论了如何测量量子区域的热声子数。目前已经有成熟的实验方案来测量振子冷却后的声子数。为什么我们还要提出一个新的方案呢?因为现 有的技术要求测量声子的噪声谱,要比较初始和末了时的噪声谱,从而得到声子的温度。这个方案有一个最低的可测量温度,由背景噪声限制而得。我们提的方案类 似于离子阱系统中测量声子的技术。我们测量的是红边带和蓝边带的散射输出光的强度。根据这个强度之比,我们可以算出热声子数。我们的方案不需要知道环境的 温度,也不需要测量噪声谱。更关键的是,我们的方案只在振子降温到量子区域附近后才变得精确和可靠。虽然目前还没有实验把振子降温到量子区域,但是我们希 望未来实现这个目标后,我们的测量方案能够在实验中发挥作用。