新的声子激光器将在传感和信息处理方面取得突破

在最新一期的《自然光子学Nature Photonics》中，罗切斯特理工大学和罗切斯特大学的研究人员提出并演示了一种利用光学悬浮纳米颗粒的声子激光器。

光学激光器自1960年发明以来，已发展到100亿美元的全球技术市场，并因发展光学镊子技术而获得诺贝尔艺术奖阿什金Ashkin，以及因使用脉冲激光器而获得Gerard Mourou和Donna Strickland奖。现在，罗切斯特理工学院的一名研究人员与罗切斯特大学的专家合作，利用阿什金发明的光学镊子技术，制造出一种不同类型的激光——一种用于声音的激光。

在最新一期的《自然光子学》中，研究人员提出并演示了使用光学悬浮纳米颗粒的声子激光器。声子是一个与声波有关的能量量子，光镊测试孤立的量子效应的极限，并消除周围环境的物理干扰。研究人员研究了纳米颗粒的机械振动，这种粒子在光学激光束焦点处受到辐射力的作用而悬浮在重力作用下。

罗切斯特理工大学物理副教授兼理论量子光学研究人员米什凯特·巴塔查里亚说：“通过检测纳米颗粒散射的光来测量纳米颗粒的位置，并将信息反馈回镊子束，我们就可以创造出类似激光的情况。”机械振动变得强烈，并完全同步，就像从光学激光器中产生的电磁波一样。”

由于激光指向器发出的波是同步的，光束可以长距离传播，而不会像来自太阳或灯泡的光那样向各个方向扩散。在标准光学激光器中，光输出的特性由制造激光器的材料控制。有趣的是，在声子激光器中，光和物质的作用是相反的，物质粒子的运动现在由光反馈控制。

巴塔查里亚说：“鉴于光学激光器的应用如此之多，而且仍在不断发展，我们非常高兴地看到，这种装置将特别用于传感和信息处理。”他还说，声子激光有望使人们能够研究基本量子物理，包括著名的薛定谔猫思维实验的工程，它可以同时存在于两个状态。

巴塔查里亚与罗切斯特大学光学研究所的尼克·瓦米瓦卡斯领导的实验小组合作。Bhattacharya的理论团队由罗切斯特理工大学博士后研究员Wenchao Ge和Pardeep Kumar组成，而Vamivakas领导了当前的罗切斯特大学研究生Robert Pettit和Danika Luntz Martin，前研究生Levi Neukirch和博士后助理Justin Schultz，共同进行了这项研究工作。

原文来源：https://phys.org/news/2019-04-phonon-laser-breakthroughs.html