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[涨姿势] 物理学家找到了一种利用声音制造更强大激光的方法

作者：精品下载站 日期：2024-12-13 15:16:00 浏览：12 分类：涨姿势

物理学家找到了一种利用声音制造更强大激光的方法

越过光激光器，声激光器就在它的位置上。

[涨姿势] 物理学家找到了一种利用声音制造更强大激光的方法

声音是在一个微小的二氧化硅球内产生的。

图片来源：肖光宗、邝腾芳、何雨桐、陈新林、熊伟、韩翔、谭中奇、罗辉、景慧

一组物理学家已经朝着用声音而不是光制造更强大的激光器迈出了一步，这种激光器除了非常简洁之外，还可能有大量的实际用途。

典型的激光器本身非常酷，而且这些设备实际上在地球上出现的时间并不长，人类在 20 世纪 60 年代首次发明了它们。 “激光产生窄光束，其中所有光波都具有非常相似的波长。激光的光波一起传播，其峰值全部对齐或同相。这就是为什么激光束非常窄、非常亮，并且可以聚焦到一个非常小的点，”NASA 解释道

虽然声音和光有其差异（例如声音只能通过液体和固体等介质传播），但物理学家一直致力于通过操纵声子来制造声音激光。

“类似于构成光束的光子，称为声子的不可分割的量子粒子构成了一束声波。这些粒子是由千万亿个原子的集体运动产生的，就像运动场上的‘体育场波’是由于当你听一首歌时，你会听到这些非常小的量子粒子流，”芝加哥大学普利兹克分子工程学院分子工程创新与企业教授安德鲁·N·克莱兰（Andrew N. Cleland） ，《The Conversation》2023 年的一篇文章对此进行了解释。 

“声子最初是为了解释固体的热容，预计它会遵循与光子相同的量子力学规则。然而，生成和检测单个声子的技术却落后于光子。”

在这项新研究中，科学家们采用了氧化硅 (SiO2) 微球（一个小球），并用光束将其悬浮起来。这使球振动，使其发出内部声音，例如非常高音调的蜂鸣声以及超出人类听觉的声音。

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接下来，他们开始用交变电场操纵振动微球以引起共振，将这些频率的声波放大一千倍。

研究小组在论文中解释道：“通过将单色电子注入应用于该悬浮系统，可以对所有高阶声子谐波实现巨大的增强，亮度增强超过 3 个数量级，线宽缩小 5 个数量级。” 

虽然实验是在真空中进行的，以便更好地测量声波（限制在微球内部），但该研究朝着创造可用于许多用途的声波激光器迈出了一步，从利用声音探索和绘制海洋地图到推进医学发展成像技术。

研究小组总结道：“这项工作提供了更强、质量更好的相干声子谐波信号，是控制和利用非线性声子激光器用于声子频率梳、宽带声子传感器和超声波生物传感器等应用的关键一步。”医学诊断。”

该研究发表在《eLight》杂志上。

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