MEMS諧振器可望消除激光測量中的細(xì)微量子波動(dòng)

　　微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）諧振器最近被利用于消除激光中的細(xì)微量子波動(dòng)，從而可望用于實(shí)現(xiàn)新一代超精密的測量儀器。

　　美國加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）教授Oskar Painter在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出的這項(xiàng)研究，可說是首次展示由標(biāo)準(zhǔn)硅晶MEMS所產(chǎn)生的“壓縮光”。

　　激光測量技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)一些世界上最精確的測量儀器，但是，針對一些最敏感的科學(xué)應(yīng)用時(shí)，必須設(shè)法克服原始激光波形中固有的波動(dòng)。這種稱為“量子波動(dòng)”的情形會持續(xù)存在，甚至存在激光穿過的真空狀態(tài)。如今，Painter與其他幾位教授們共同研發(fā)出一種硅晶MEMS元件，可將量子波動(dòng)壓縮出來，產(chǎn)生一種比傳輸于真空狀態(tài)時(shí)更純凈的光。

　　相較于普通光，壓縮光具有精確量測的優(yōu)點(diǎn)，而且可在極低電平下實(shí)現(xiàn)。此外，由于這種壓縮光是透過硅晶產(chǎn)生的，因而能擴(kuò)展至具有超敏感固態(tài)感測器的各種應(yīng)用中。

　　自從加州理工學(xué)院教授Kip Thorne和物理學(xué)家Carlton Caves在30多年前預(yù)測壓縮光能實(shí)現(xiàn)更靈敏的感測器后，該校一直是壓縮光研究的先驅(qū)。十年后，加州理工學(xué)院教授Jeff Kimble以壓縮光進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，為加州理工學(xué)院和麻省理工院（MIT）共同營運(yùn)的激光干涉引力波天文臺（LIGO）中所用的引力波探測器光提高了激光靈敏度。

　　圖題：掃描硅晶微機(jī)電諧振器的電子顯微鏡影像（1）可用于產(chǎn)生壓縮光。光進(jìn)入（左）并反射透鏡（右）而與微機(jī)電諧振器互動(dòng)，從而消除了波動(dòng)。數(shù)值模型顯示納米光束的差分平面運(yùn)動(dòng)（2）。（來源：加州理工學(xué)院）

　　在絕緣體上覆硅（SOI）基底制造出來的MEMS諧振器，可耦合至一個(gè)能將激光饋送至硅光束間所產(chǎn)生的納米光子空腔的波導(dǎo)。光線在此空腔中來回反射光束，使其得以與傳統(tǒng)量子波動(dòng)相反的方式產(chǎn)生振動(dòng)，從而消除量子波動(dòng)。

　　Painter與博士候選人Amir Safavi-Naeini和Jeff Hill，以及 along with postdoctoral scholar 博士后研究Simon Groblacher、前研究生Jasper Chan、維也納大學(xué)物理系教授Markus Aspelmeyer 共同展開這項(xiàng)研究。

　　該計(jì)劃的資金由Gordon and Betty Moore Foundation、DARPA、空軍科研學(xué)辦公室以及Kavli Nanoscience Institute納米科學(xué)研究所贊肋。

　　作者： R. Colin Johnson

　　編譯：Susan Hong