武漢物數所在激光控制微懸臂梁運動研究方面取得新進展

　　近日，中科院武漢物理與數學研究所波譜與原子分子物理國家重點實驗室表面單分子化學物理研究小組，在激光控制微懸臂梁運動研究方面取得了新的進展。

　　該研究解決了激光冷卻微懸臂梁高階振動模態對冷卻極限的限制，為利用高靈敏度懸臂梁進行精密測量提供了新的光力學控制方法。相關工作發表在Applied Physics Letters（99, 173501，2011)和Optics Letters（37,584，2012）上。

　　微懸臂梁高階振動模態對光力耦合的影響一直是微懸臂梁的激光冷卻及其精密測量研究中的重要科學與技術問題。該研究小組在磁共振力顯微鏡研制過程中，為了降低測量熱噪聲，開展了微懸臂梁光力冷卻與振動模態控制的研究。實驗研究揭示了懸臂梁不同振動模態的光熱耦合方向與懸臂梁上激光點位置的依賴關系；結合理論研究發現，在懸臂梁長度方向存在平行和反平行兩類光力耦合區，并提出了利用反平行光力耦合實現懸臂梁高階模態的選擇性自激勵。

　　這為基于懸臂梁的精密測量研究提供了一種高信噪比的控制方法，同時，研究指出在平行耦合區的操作可以實現懸臂梁多個模態的同時冷卻，解決了懸臂梁高階振動模態對光熱冷卻極限的限制問題，為光耦合體系量子態的操控研究奠定了基礎。

　　該研究的相關工作已申請國家發明ZL2件，授權發明ZL1件。該工作得到了科技部“國家重大科學研究計劃”和中科院“重大儀器裝備研制項目”的支持。

圖（a）實驗原理圖；（b）激光冷卻懸臂梁的振動噪聲譜。