美国研发光镊声子激光器 可促进传感和信息处理方面的突破

自1960年发明以来，光学激光器已发展形成价值达100亿美元的全球技术市场。并且在2018年，美国科学家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）因开发出“光镊”、法国科学家杰拉德·莫罗（Gerard Mourou）和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）因在脉冲激光器领域的突破性贡献而获得诺贝尔物理学奖。现在，美国罗切斯特理工学院（RIT）与罗切斯特大学合作，利用阿什金发明的光镊技术，创造了一种不同的激光器——光镊声子激光器。

在最新一期的《自然·光子学》中，研究人员提出并演示了一种利用光悬浮纳米粒子的声子激光器。声子是与声波及光镊相关的能量量子，它可以孤立地测试量子效应的极限，并消除周围环境的物理干扰。研究人员研究了纳米粒子的机械振动，这种粒子可在激光束焦点处的辐射力作用下在重力作用下悬浮。

“通过检测纳米粒子散射的光来测量纳米粒子的位置，并将这些信息反馈到镊子光束中，这样我们就可以创造出类似激光的情况。”罗彻斯特理工学院物理学副教授、理论量子光学研究员米什卡特·巴塔查里亚（Mishkat Bhattacharya）表示，“机械振动变得很强烈，并且完全同步，就像从光学激光器发出的电磁波一样。“

因为激光束发出的波是同步的，所以光束可以传播很远而不会向四面八方扩散，这与太阳光或灯泡发出的光不同。在标准的光学激光器中，光输出的特性是由制造激光器的材料控制的。有趣的是，在声子激光器中，光和物质的作用是相反的——物质粒子的运动是由光反馈控制。

巴塔查里亚说：“我们非常兴奋地看到这一装置具有广泛的应用前景，特别是在光学激光有如此多的应用场景，如在传感和信息处理方面的应用，并且其应用前景仍在不断拓展。”他还表示，声子激光有望用于基础量子物理的研究，包括著名的“薛定谔猫”思想实验的工程学验证，该实验可以同时在两个地方进行。