基于光学辐射压力的高精度质量传感器.doc

摘要：腔光机系统是一种新型的物理系统，通过辐射压力耦合光腔和机械振子形成。近年来，由于纳米技术的飞速发展，该领域的研究越来越广泛和深入，取得了丰硕的成果。光机械系统的研究主要集中在利用腔场对机械运动进行量子控制。当泵浦光的频率和光腔的频率达到共振时，光腔将在外部探测场的光谱上具有与机械振荡器的频率相关的吸收峰值。通过观察这个峰值，可以获得机械振子的频率。而且因为机械振子的频率取决于机械振子的质量。因此，通过观察频谱上的吸收峰值可以确定机械振子的质量变化，从而可以知道加载在机械振子上的质量。这个原理研究了光学质量传感器。构造系统的哈密顿量，并结合海森堡运动方程得到系统中相关的时变微分方程组。然后得到含时间微分方程的数学方程，得到相应的数值解。我们使用Mathematica数学软件做了一个模拟实验得到一些关键参数来论证理论的可行性。根据吸收峰的变化计算质量变化，并计算质量。 这种方法可以计算肉眼无法看到的许多物质的质量。 它对其他科学技术有很好的技术支持。 例如，可以计算一些细菌，噬菌体和蛋白质质量，这可以帮助生物学和计算一些大分子聚合物的质量可以帮助化学加工技术。 这种方法的意义和价值非常大。

关键词：腔光力学系统；机械振子；辐射压力；吸收峰；泵浦光

目录

摘要

Abstract

1 绪论1

1.1腔光机械系统及腔电机械系统1

1.2 几种典型的腔光机械系统2

1.2.1 腔中有一个可移动的薄膜2

1.2.2 腔内含有玻色-爱因斯坦凝聚体3

1.2.3 环形微腔3

1.2.4 双圆盘光腔以及光机械晶体纳米腔4

1.3 腔电机械系统5

1.4 光学微腔6

1.5辐射压力6

1.6 腔光机械研究发展8

2 理论与推导9

2.1 机械振子9

2.2 腔光机械系统的理论模型10

2.2.1机械振子的哈密顿量11

2.2.2光力耦合的哈密顿量13

2.2.3机械振子的哈密顿量15

2.3.1微波腔计算 16

2.4.1模型与理论20

2.4.2数值结果21

3.结论24

参考文献25

致谢26