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Collective scattering of nanoparticle trap arrays in an optical cavity
Maximilian Raderer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Markus Aspelmeyer
Mitbetreuer*in
Uros Delic
DOI
10.25365/thesis.80488
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18059.05524.782597-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Optisch levitierte Nanoteilchen haben sich in den letzten Jahre als Plattform für makroskopische Quantenphänomene etabliert. Fortschritte in der Kontrolle von Nanoteilchen wegen ihrer starken induzierten Dipolmomente und Interaktionen zwischen Teilchen zeigen die Möglichkeit, kollektive Effekte von Anordnungen von Teilchen zu untersuchen, die bereits für Atome gezeigt wurden. Wir präsentieren einen experimentellen Aufbau, um eine Anordnung an Nanoteilchen in einem optischen Resonator zu erzeugen und ihre Position und Phasenbeziehung komplett zu kontrollieren, um Interaktionen und kollektive Effekte in einem optischen Resonator mit hoher Finesse zu zeigen. Vor allem im Quanten-regime sind Beiträge des Phasenrauschens im Umfeld der mechanischen Frequenzen ein Problem. Daher präsentieren wir ein Interferometer in optischen Fasern, um Phasen-rauschen zweier Laserquellen zu charakterisieren und zu reduzieren. Dieser Aufbau wird den zuvor beschriebenen Aufbau zur Kontrolle mehrerer Nanoteilchen für zukünftige Messungen von kollektiven mechanischen Effekten komplementieren. Zunächst werden Kalibrierungsmessungen gezeigt, um den experimentellen Aufbau und die Teilchen zu charakterisieren. Zuletzt werden Ergebnisse präsentiert, die das Verhalten von kollektiv gestreutem Licht zweier Nanoteilchen mit verschiedener Position und Phasenrelation zeigen.
Abstract
(Englisch)
In recent years optically levitated nanoparticles have emerged as a platform for observing macroscopic quantum phenomena. Recent advances in the controllability of nanoparticles, enabled by large induced dipole moments and particle-particle interactions, outline the possibility of probing collective effects of nanoparticle arrays, as shown for similar platforms with atoms. In this thesis, we present an experimental setup capable of trapping arrays of nanoparticles and fully controlling their position and phase relation as an effort towards interaction in a high-finesse cavity by showing collective scattering of light. Especially when working toward the quantum regime, phase noise contributions at the mechanical frequency of particles present a challenge. Therefore, an in-fiber delay line interferometer is presented to characterize and reduce the phase noise of two laser sources at a target frequency. The main setup will be complemented by the phase noise suppression setup for future measurements of collective mechanical effects. To characterize both the experimental setup and the particles, a set of calibration measurements of a single nanoparticle in a cavity is shown. Finally, results showing collective scattering of nanoparticles in a cavity with varying position and phase relation are presented.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Optik Optomechanik Nanoteilchen Resonator
Schlagwörter
(Englisch)
Optomechanics Dipole scattering Collective scattering Nanoparticles Trap arrays of particles Phase noise cancellation
Autor*innen
Maximilian Raderer
Haupttitel (Englisch)
Collective scattering of nanoparticle trap arrays in an optical cavity
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
vi, 71 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Markus Aspelmeyer
Klassifikation
33 Physik > 33.18 Optik
AC Nummer
AC17791362
Utheses ID
79668
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |