我校姜宇轩教授课题组在薄膜谐振器的边带研究中取得重要成果

发布时间:2021-11-05

本网讯(物理与光电工程学院 王栋)近期,我校物理与光电工程学院姜宇轩教授与德国康斯坦茨大学Elke Scheer教授合作,首次在薄膜谐振器的边带效应中观测到了反谐振现象,为表征挤压效应提供了新手段。相关研究成果以“Mechanically Modulated Sideband and Squeezing Effects of Membrane Resonators”为题, 发表于物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters),并被选为编辑推荐文章(Editors’ Suggestion)。我校姜宇轩教授与德国康斯坦茨大学Elke Scheer教授为文章共同通讯作者。

由于微纳薄膜谐振器对于系统所处的环境变化具有非常高的灵敏度,因此被广泛应用在质量、电荷以及加速度等探测器上。然而,随着灵敏度的提高,环境的随机扰动也限制了其探测分辨率的进一步提高。挤压效应(Squeezing Effect)可以通过转移观测量的一部分扰动到其共轭量上(比如位置与速度),从而突破这一限制。目前,人们主要通过体系在随机扰动下相空间中的分布来研究挤压效应,但这种方法通常要求极端的实验条件,比如极低温、超真空等,因此在普通环境中非常难以实现。

研究团队对此提出了一种全新的表征手段,可以避免相空间法的苛刻要求。当薄膜谐振器被驱动在非线性区域时,假如同时对其本征模态以一定的频率进行调制,那么在距离驱动频率左右两边相同调制频率的位置上会出现新的频率响应(即边带)。如图(a)所示,通过测量不同调制频率下的边带响应,研究团队发现在某个特殊频率下(即图(a)中M点),低频区域的边带会被严重的压制,而高频区域的边带则基本不受影响,形成了反谐振效应。理论研究发现,利用此时的调制频率,频移和阻尼进行简单地计算,即可以非常方便地表征体系中的挤压效应,避免了相空间法的限制。此外,如图(b)中所示,通过调节驱动力的大小以及频率,可以对挤压效应以及反谐振效应进行调控。该项研究不仅为表征挤压效应提供了简单易行的新手段,同时还为边带效应的应用提供了新的思路。

   

 

图:a. 不同调制频率下的边带效应的重叠效果图,其中不同颜色对应的是不同的调制频率,M点标记的是反谐振效应出现的频率与强度。

b. 通过驱动力的大小以及驱动频率来调控反谐振效应的频率与强度。


    原文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.184301


返回原图
/