对话：Nicola Carlon Zambon 博士

能向大家介绍一下您截至目前的科研背景吗？

我在帕多瓦大学完成了本科及部分硕士学业。当时，我对统计物理学和复杂系统怀有极大的热情。在硕士期间，因为一个实验项目，我对光学产生了浓厚的兴趣：我需要利用光斑图案的统计特性，在不直接观察物体的情况下对其成像。之后，我前往巴黎附近的 C2N 实验室攻读博士学位，研究方向是半导体微腔中被称为极化激元的混合光-物质激发态。这是一个用途极为广泛的平台，能够支持从多体物理学到非线性光学以及拓扑光子学等多个领域的研究。读博期间，我在一次会议上首次听说了关于悬浮物体的光力学研究。悬浮系统所能实现的高精度控制令我着迷，但当时我对这个研究领域知之甚少。因此，在新冠疫情期间，我花了些时间去学习相关知识。起初，我在 C2N 进行了短期的博士后研究，尝试了解半导体微腔中的光力学相互作用。一年后，我凭借苏黎世联邦理工学院 (ETH) 的奖学金进入了光子学实验室，从事悬浮动力学和精密光学测量方面的研究。

您最近购置了一台新的 MFLI（不是您实验室里的第一台），能大致介绍一下使用这台锁相放大器进行的实验吗？

光与运动物体之间的相互作用会产生光力学相互作用，这对于传感、计量以及研究介观系统中的量子力学原理至关重要。在光子学实验室，我们利用光力学相互作用，在量子层面上探测和控制超高真空中悬浮纳米粒子的运动。

到目前为止，关于悬浮纳米物体的研究主要集中在测量和控制其质心及旋转自由度上。然而，纳米粒子在 GHz 频段还具有高度离散的振动模式，这对于我们将该系统与其他平台相连接很有帮助。为了探测声学模式，我们打算使用双音光学光谱技术来增强纳米粒子振动与激光场之间的光力学相互作用。实际上，当光学拍频与声学共振频率匹配时，会导致从光学模式到机械模式的能量转移增加。这会在激光场与纳米粒子相互作用前后的强度差分测量中产生一个小的吸收谷。该信号可能小到仅有参考强度的百万分之一，因此，我们选择了双调制锁相技术。MFLI 搭载了 16 位高动态储备模数转换器 (ADC) 和多功能的解调器接口，是此应用的理想选择。

这台 MFLI 有两个附加选件，它们能为您的测量工作带来什么帮助呢？

数字转换器选件可实现双迹示波器功能，非常适合通过比较不同光电探测器或电子放大器级产生的电信号功率谱来定位噪声。此外，当粒子被光镊夹持时，我们需要监测并诊断其质心运动。为此，我们要观察捕获激光的功率谱密度，其中包含由光力学相互作用产生的特征边带。多路解调器选件有两个用途。一方面，我们需要一个锁相环 (PLL) 来跟踪纳米粒子的纵向运动频率，并生成一个参数反馈信号，以减小粒子的振荡幅度（详见“应用指南：参数反馈冷却”）。这对于在抽至高真空时避免粒子丢失以及防止在不需要的运动边带中出现信号丢失至关重要。另一方面，还需要两个额外的解调器，以便在由光学信号双调幅产生的和频与差频处锁定声学谱信号。

您最喜欢 LabOne® 的哪个功能，为什么？

我个人非常喜欢 API 日志功能。它虽然只是个小功能，但可以轻松实现实验程序和数据采集的自动化。在使用其他仪器时，我常常要花上好几个小时翻阅 API 手册，查找配置某些仪器设置所需的命令行。而有了 API 日志，基本上只需复制粘贴就能用 Python 控制实验了。我认为这个功能也为学生降低了门槛，更容易掌握如何通过计算机远程连接和控制实验。在量子工程时代的实验日益复杂的背景下，这项软技能正变得越来越有价值。

您在使用我们选件的过程中，觉得哪个选件最有价值或功能最强大，为什么？

所有涉及悬浮纳米粒子的实验都需要许多控制系统，从跟踪纳米粒子运动频率的 PPL，到锁定我们的光学干涉仪或稳定激光功率和频率的 PI 控制器。我们经常使用配备了四通道 PID/PLL 控制器选件的 MFLI 来处理大多数高性能的主动反馈回路。这些回路的设置可以完全自定义，使其成为多功能、可调节的模拟控制器。与数字转换器选件以及四个解调器结合使用后，仅用一台仪器就能同时控制实验和采集数据。此外，借助瑞士苏黎世仪器的锁相放大器内置的多设备同步选件，这种方法可扩展到更复杂的实验设置中，满足大量输入、输出和控制信号的需求。

您会给现在的年轻一辈研究人员什么建议？

我觉得自己没什么高见，也讲不出什么励志的话。这些年的时光弥足珍贵，主要是因为我一路上遇到了很多优秀的人，无论是在人际交往还是学习知识方面，我都受益匪浅。我认为学术界存在一些问题，但大家仍然在努力促进文化和知识的融合，我非常喜欢这种氛围。我坚信，研究离不开合作，特别在面对具有挑战性的科研项目时，合作是必不可少的。