据报道，美国罗切斯特大学（UoR）和罗切斯特理工学院（RIT）的科学家创造了一种新型“声子激光”。利用巧妙的反馈回路，针对悬浮在光阱中的硅纳米颗粒的振荡过程实现了光机操纵，产生了类似于激光的放大效应和声子的相干现象。研究人员称，这一结果有利于促进计量学、传感技术以及量子态和量子信息的理论研究。

据了解，声子激光器是一种依靠受激辐射的振动放大装置，类似于光学激光器的光放大过程。20世纪90年代末，声子激光的概念已经形成并通过了实验验证。不过，早期的声子激光器倾向于在原子和离子尺度上采用质量约10^-22 g的系统，或是采用质量在微克范围内的微尺度系统。相比之下，对于悬浮状态的“介观”光机系统（质量约10^-15 g），声子的类激光相干性尚未得到证实。

为了验证新的技术，UoR的实验小组设计了巧妙的实验，使用1064 nm激光器组成的光镊装置，通过真空腔内的显微镜物镜聚焦，同时连接到电光调制器（EOM）上以实现光功率的反馈控制。最终，光镊装置被用于捕获并悬浮直径150 nm的硅纳米颗粒。

当纳米颗粒在光阱中由于随机或布朗运动而产生振动时，光电探测器捕捉到粒子的散射光变化情况，通过3个平衡光电二极管进行分析确定该粒子的精确的三维质心位置。随后，位置信息被传送至2个电子反馈回路中，其中一个控制Bhattacharya方程中的线性放大项，另一个控制非线性冷却/稳定项。反馈信息循环至EOM实现光阱功率的调整，从而实现了纳米颗粒的位置和机械振荡的调整。

Bhattacharya 在新闻发布会上表示：“机械振荡非常强烈，而且完美同步，就像光学激光器中产生的电磁波一样。”

Vamivakas 评价道：“就像当时人们首次发现激光一样，没人知道声子激光器的实际用途，但目前最重要的是从实验上进行演示验证。”

消息来源：

https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2019/april/a_laser_for_sound%E2%80%9D_from_a_levitated_nanoparticle/

编译：云光子

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