MEMS諧振器可用于消除激光中的細微量子波動
2013-08-19 16:49:21 本站原創微機電系統(MEMS)諧振器最近被利用于消除激光中的細微量子波動，從而可望用于實現新一代超精密的測量儀器。
美國加州理工學院(California Institute of Technology)教授Oskar Painter在實驗室開發出的這項研究，可說是首次展示由標準硅晶MEMS所產生的“壓縮光”。
激光測量技術可用于實現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應用時，必須設法克服原始激光波形中固有的波動。這種稱為“量子波動”的情形會持續存在，甚至存在激光穿過的真空狀態。如今，Painter與其他幾位教授們共同研發出一種硅晶MEMS元件，可將量子波動壓縮出來，產生一種比傳輸于真空狀態時更純凈的光。
相較于普通光，壓縮光具有精確量測的優點，而且可在極低電平下實現。此外，由于這種壓縮光是透過硅晶產生的，因而能擴展至具有超敏感固態感測器的各種應用中。
自從加州理工學院教授Kip Thorne和物理學家Carlton Caves在30多年前預測壓縮光能實現更靈敏的感測器后，該校一直是壓縮光研究的先驅。十年后，加州理工學院教授Jeff Kimble以壓縮光進行了一項實驗，為加州理工學院和麻省理工院(MIT)共同營運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：掃描硅晶微機電諧振器的電子顯微鏡影像(1)可用于產生壓縮光。光進入(左)并反射透鏡(右)而與微機電諧振器互動，從而消除了波動。數值模型顯示納米光束的差分平面運動(2)。(來源：加州理工學院)
在絕緣體上覆硅(SOI)基底制造出來的MEMS諧振器，可耦合至一個能將激光饋送至硅光束間所產生的納米光子空腔的波導。光線在此空腔中來回反射光束，使其得以與傳統量子波動相反的方式產生振動，從而消除量子波動。
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、維也納大學物理系教授Markus Aspelmeyer 共同展開這項研究。
該計劃的資金由Gordon and Betty Moore Foundation、DARPA、空軍科研學辦公室以及Kavli Nanoscience Institute納米科學研究所贊肋。
