論文の概要: Optimal displacement detection of arbitrarily-shaped levitated dielectric objects using optical radiation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.00782v1
- Date: Sun, 1 Sep 2024 17:14:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-06 09:11:31.809987
- Title: Optimal displacement detection of arbitrarily-shaped levitated dielectric objects using optical radiation
- Title（参考訳）: 光照射による任意形状誘電体物体の最適変位検出
- Authors: Shaun Laing, Shelby Klomp, George Winstone, Alexey Grinin, Andrew Dana, Zhiyuan Wang, Kevin Seca Widyatmodjo, James Bateman, Andrew A. Geraci,
- Abstract要約: 我々は任意の幾何学の懸濁粒子に適用可能なフィッシャー情報に基づく手法を数値的に実装する。
我々は,レイリー系およびローレンツ・ミー系において,球状粒子の従来の方法との一致を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.584203078337655
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optically-levitated dielectric objects are promising for precision force, acceleration, torque, and rotation sensing due to their extreme environmental decoupling. While many levitated opto-mechanics experiments employ spherical objects, for some applications non-spherical geometries offer advantages. For example, rod-shaped or dumbbell shaped particles have been demonstrated for torque and rotation sensing and high aspect ratio plate-like particles can exhibit reduced photon recoil heating and may be useful for high-frequency gravitational wave detection or as high bandwidth accelerometers. To achieve optimal sensitivity, cooling, and quantum control in these systems, it is beneficial to achieve optimal displacement detection using scattered light. We describe and numerically implement a method based on Fisher information that is applicable to suspended particles of arbitrary geometry. We demonstrate the agreement between our method and prior methods employed for spherical particles, both in the Rayleigh and Lorentz-Mie regimes. As practical examples we analyze the optical detection limits of an optically-levitated high-aspect-ratio disc-like dielectric object and a rod-shaped object for configurations recently realized in experimental work.
- Abstract（参考訳）: 光浮上型誘電体は、その極端な環境疎結合による精度、加速度、トルク、回転感知を約束している。
多くのレビテーションオプティカルメカニクス実験は球面物体を用いるが、いくつかの応用では非球面幾何学が有利である。
例えば、棒状またはダンベル形状の粒子はトルクや回転検知のために実証されており、高アスペクト比のプレート状粒子は光子反コイル加熱を低減でき、高周波重力波検出や高帯域加速度計として有用である。
これらのシステムにおいて最適感度,冷却,量子制御を実現するためには,散乱光を用いた最適変位検出が重要である。
我々は任意の幾何学の懸濁粒子に適用可能なフィッシャー情報に基づく手法を記述し,数値的に実装する。
我々は,レイリー系およびローレンツ・ミー系において,球状粒子の従来の方法との一致を実証する。
実例として,光共振器を用いた高アスペクト比ディスク状誘電体および棒状物体の光学的検出限界を実験的に解析した。
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