真空光镊中纳米粒子的参数反馈冷却实验研究

为了解决真空光镊中粒子稳定捕获等问题,开展了参数反馈冷却纳米粒子质心运动的实验研究,在单光束真空光镊系统中,成功实现了3 mPa气压下直径为200 nm SiO-2粒子的稳定捕获和等效冷却。比较了拟合曲线延伸法、拟合曲线截取法和真实曲线截取法的特点,选取真实曲线截取法评估纳米粒子的等效冷却温度。实验结果表明,粒子单轴质心运动等效温度最低被冷却至约390 mK,相应的力测量极限噪声水平大约降低至原先的3.6%。研究成果为实现基于真空光镊技术的超高灵敏度物理量测量提供了重要参考。

磁场-重力悬浮力学振子的反馈冷却

悬浮力学振子是近年来发展起来的新型高灵敏的力学探测手段,相比于固态力学振子,悬浮系统由于和外部环境完全没有物理接触,有着非常高的品质因子,在弱力测量,波函数塌缩测量等方面非常具有潜力。讨论了反馈冷却的机制,利用NdFeB永磁体对乙二醇600液滴实现了抗磁悬浮,并且用一个微线圈对其两个振动模式进行了反馈冷却,在常温300 K和真空环境10^(-5)mbar中达到了实现了几百mK量级的冷却。实验结果与理论预测的最低有效温度吻合,为将来深入研究宏观量子现象提供了一个良好的平台。

反馈压缩冷却光力学振子突破精度极限

近年来光力学反馈冷却技术对于提升光力学的测量精度以及实现宏观量子叠加均发挥了重要的推动作用.但是传统测量反馈冷却技术受限于测量噪声.最近的研究结合并同时优化了矢量探测反馈冷却与参量压缩技术,不仅突破了传统反馈冷却技术的极限,也突破了参量压缩的3 d B极限,实现了超过30 d B的热噪声抑制.

真空光镊系统及其在精密测量中的研究进展

光镊具有非接触、低损伤和适用范围广等特性,被广泛应用于生命科学、纳米科技等领域。光镊系统通过调制束缚光场操控机械振子的运动,借助光动量和角动量的检测获取振子的运动状态,以实现对振子物理参量的精密测量。与传统液体光镊系统不同,真空光镊系统中的机械振子可获得与外界环境近乎完全隔离的状态,具有超高灵敏度的探测能力,是精密测量和基础物理研究的理想平台。首先介绍了真空光镊系统相关的基础理论,然后介绍了真空光镊系统的实验配置方案及其在精密测量中的典型应用,最后总结了真空光镊系统的发展现状,并给出了未来的发展建议。