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例外點的震動讓雷射光可以製造聲音

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科技產業資訊室 - 謝威翔 發表於 2018年8月9日

圖、例外點的震動讓雷射光可以製造聲音

聖路易斯華盛頓大學的國際研究團隊開發了一個能產生「良好振動」的雷射系統,該系統可產生光子(photons)到一個可調諧系統中,該系統加入機械能產生聲子(phonons),這種機械能是指振蕩或振動的能量。在類似的研究中,該研究團隊是第一個將聲子雷射的線寬(linewidth) 擴大並將其引導入被稱為例外點(exceptional point)。該研究來自中國、奧地利、日本和美國的合作,發表於2018年7月9日的Nature Photonics期刊上。
 
研究中已經證明可以利用光場來觸發產生聲波的機械運動,並且可以加以控制及調整,這種聲子雷射如同一般光學雷射,能夠針對閾值(threshold)和線寬以及其他參數進行調整。其雷射原理屬於耳語廊模式諧振器(whispering gallery mode resonators, WGM),如同著名的倫敦聖保羅大教堂耳語廊一樣,輕聲耳語也可以在圓頂四周產生回音,這種例外點可視為複雜的超能量模式,通常會發生不可預測和違反直覺的現象。
 
想像兩個WGM微諧振器(Resonator ) 在一個場中彼此緊密相連,兩個光子探測器通過波導連接,將光線帶入和帶出系統,這兩個超級模式被稱為諧振器1和諧振器2。在諧振器1中,能讓光子製造生子,當光場夠強時,輻射將會處發生聲波振動,團隊測量出10百萬赫(megahertz)的聲波。只要仔細地調整間隙以使兩者之間的光譜距離與機械振動的頻率相匹配,那麼就會產生共振。他們接著又調整兩個諧振器之間的間隙,將聲波頻率調到100、80和50百萬赫。未來團隊打算更深入研究聲子雷射中兩種超模式之間的能量交換,找尋新的發現。(394字;圖1)


參考資料:
New laser uses light to create sound. WashingtonUniversity in St. Louis,2018/7/24
A phonon laser operating at an exceptional point. Nature Photonics,2018/7/9


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