美國研發(fā)光鑷聲子激光器 可促進傳感和信息處理方面的突破

自1960年發(fā)明以來，光學(xué)激光器已發(fā)展形成價值達100億美元的全球技術(shù)市場。并且在2018年，美國科學(xué)家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）因開發(fā)出“光鑷”、法國科學(xué)家杰拉德·莫羅（Gerard Mourou）和加拿大科學(xué)家唐娜·斯特里克蘭（Donna Strickland）因在脈沖激光器領(lǐng)域的突破性貢獻而獲得諾貝爾物理學(xué)獎?，F(xiàn)在，美國羅切斯特理工學(xué)院（RIT）與羅切斯特大學(xué)合作，利用阿什金發(fā)明的光鑷技術(shù)，創(chuàng)造了一種不同的激光器——光鑷聲子激光器。

在最新一期的《自然·光子學(xué)》中，研究人員提出并演示了一種利用光懸浮納米粒子的聲子激光器。聲子是與聲波及光鑷相關(guān)的能量量子，它可以孤立地測試量子效應(yīng)的極限，并消除周圍環(huán)境的物理干擾。研究人員研究了納米粒子的機械振動，這種粒子可在激光束焦點處的輻射力作用下在重力作用下懸浮。

“通過檢測納米粒子散射的光來測量納米粒子的位置，并將這些信息反饋到鑷子光束中，這樣我們就可以創(chuàng)造出類似激光的情況。”羅徹斯特理工學(xué)院物理學(xué)副教授、理論量子光學(xué)研究員米什卡特·巴塔查里亞（Mishkat Bhattacharya）表示，“機械振動變得很強烈，并且完全同步，就像從光學(xué)激光器發(fā)出的電磁波一樣?！?/p>

因為激光束發(fā)出的波是同步的，所以光束可以傳播很遠而不會向四面八方擴散，這與太陽光或燈泡發(fā)出的光不同。在標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)激光器中，光輸出的特性是由制造激光器的材料控制的。有趣的是，在聲子激光器中，光和物質(zhì)的作用是相反的——物質(zhì)粒子的運動是由光反饋控制。

巴塔查里亞說：“我們非常興奮地看到這一裝置具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在光學(xué)激光有如此多的應(yīng)用場景，如在傳感和信息處理方面的應(yīng)用，并且其應(yīng)用前景仍在不斷拓展?！彼€表示，聲子激光有望用于基礎(chǔ)量子物理的研究，包括著名的“薛定諤貓”思想實驗的工程學(xué)驗證，該實驗可以同時在兩個地方進行。