Новое устройство использует отражающую полость, крошечную бусину и электрод для создания лазерного луча из звуковых частиц, в десять раз более мощного и значительно более узкого, чем у других «фононных лазеров».
Крошечная парящая бусинка лежит в основе беспрецедентно яркого лазера, который стреляет частицами звука вместо света.
Подобно тому, как луч света состоит из множества частиц, называемых фотонами, звук состоит из частиц, похожих на частицы, называемых фононами. В течение нескольких десятилетий исследователи создавали «фононные лазеры», которые излучают эти частицы узким лучом, подобно тому, как оптические лазеры излучают фотоны.
Теперь Хуэй Цзин из Хунаньского педагогического университета в Китае и его коллеги создали самый яркий фононный лазер.
Используя причудливое свойство квантовой механики, называемое запутанностью, квантовые батареи теоретически могут перезаряжаться в мгновение ока. Сейчас наблюдается прогресс в их претворении в жизнь.
Сердцем их устройства была кварцевая бусина длиной примерно микрометра, размером с типичную бактерию. Они использовали два луча света, чтобы поднять бусину в воздух и окружили ее отражающей полостью. Любая небольшая вибрация этого шарика создавала фононы, которые затем улавливались и усиливались в полости. Это продолжалось до тех пор, пока не стало достаточно фононов, чтобы создать лазерный луч.
Несколько исследовательских групп уже тестировали подобные конструкции. Но Цзин и его коллеги добавили электрод прямо под шарик, который производил тщательно отобранные электромагнитные сигналы. Эта модификация увеличила «яркость» лазера (количество мощности, которую он выдает на каждой фононной частоте) в десять раз, а также сделала его луч более плотным и продлил его срок службы. Цзин говорит, что предыдущие устройства его команды и других работали всего лишь десятки минут, но новейший фононный лазер мог работать более часа.
По словам Цзин, фононы меньше подвержены влиянию при движении через жидкости, поэтому они могут быть более эффективными, чем обычные лазеры, для визуализации водянистых тканей в биомедицине или в некоторых устройствах глубоководного мониторинга.
Но Ричард Норте из Делфтского технологического университета в Нидерландах говорит, что нынешние экспериментальные установки, требующие точной настройки каждого компонента, слишком сложны. Фононным лазерам могут потребоваться годы исследований и разработок, прежде чем они достигнут уровня своих оптических аналогов.
«Существует волнение по поводу фононных лазеров, учитывая влияние, которое оптические лазеры оказали на современную жизнь, но время покажет, будет ли такое же влияние», — говорит он.
