超低阈值的声子激光


我们知道,自从有了激光,人类在精密测量空间与时间上面就步入了新的时代。激光在真空或者透明介质的精密测量中,有广泛的应用。而对不透明的固体系统,如果我们要对其内部结构进行无损的精密测量,使用超声波是一种很好的方式。所以,如果我们能够做出声子激光来,未来就有可能用于固体内部缺陷或者微结构的精密测量。

近些年来,随着光力学的发展,声子激光也在光力学实验平台上获得了展示。我们知道光力学研究的立足点一直都是精密测量,所以声学激光被看成是光力学系统的一个很有潜力的应用。之前的工作使用了两块芯片上的微盘腔,相互靠近后耦合起来,构建一个可调节的耦合光力学系统。但是此时系统的光学与力学特性收到加工工艺的限制,并未达到最优,所做出的声子激光需要比较高的泵浦光功率阈值。

最近,南京大学工学院的姜校顺副教授与肖敏教授领导的研究组在实验上实现了低阈值的声子激光,此系统同时具有很高的光学和力学品质因子。力学模式的频率为59.2 MHz,品质因子18000,泵浦光阈值为1.2微瓦。我作为理论合作者也参与了这个工作。这个工作发表后,被杂志选为封面论文,且被媒体报道

我与姜校顺教授认识很多年了,早在他刚刚开始搭建自己的实验室的时候,我们就商量着以后要做声子激光的实验。姜校顺是对自己要求非常高的研究者,经过这些年不断的优化实验系统,他的实验室已经能够做出综合品质世界一流的固态光学微腔。基于这个系统,最近几年他在微纳光子学上面完成了一系列一流的研究工作,其中包括两篇Nature子刊。正是在这一系列实验技术突破的基础上,他们才能完成这个漂亮的实验。

我相信,这个只是一系列研究工作的开始,未来基于此系统有望完成许多更有趣的研究。比如说,目前的声学激光都是用激光进行泵浦的,而未来我们希望能够设计并作出一个直接利用热能泵浦的声学激光,更进一步的提升此系统的实用性。这个系统也可以用来实现对力学振子的高效冷却,甚至用来实现“加热导致冷却”的新奇现象。

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