Rung động ánh sáng tại một điểm đặc biệt

Xuất bản lúc: 2:45 CH_ 29/07/2018  
 Zcomity  (29/07/2018): Một nhóm các nhà nghiên cứu Quốc tế dẫn đầu bởi các kỹ sư tại Đại học Washington ở St. Louis đã khám phá ra tác đông rung của ánh sáng và giờ đây một hệ thống Điện từ viễn thông ( Lasing) dựa trên sự " rung động ánh sáng " được tạo ra. Họ đã phát triển một hệ thống lasing đã chuyên sâu trong việc sản xuất các chùm ánh sáng nhỏ được gọi là photon thành một hệ thống có thể điều chỉnh được, chúng đồng thời tạo ra một chút năng lượng cơ học gọi là phonon là kết quả của dao động năng lượng hoặc rung.

Khi làm như vậy, họ là nhóm nghiên cứu đầu tiên mở rộng những gì được gọi là đường truyền laser trong laser phonon và điều khiển chúng thông qua một hệ thống vật lý được gọi là điểm Phi thường (exceptional point).
Đường truyền quang phổ Laser (Linewidth) là một thành phần quan trọng của Lasing, cho thấy tính toàn vẹn vật lý của tín hiệu Lasing cũng như cho thấy mức độ của tiếng ồn không mong muốn trong chùm tia laser.
Nghiên cứu, bao gồm các cộng tác viên từ Trung Quốc, Áo, Nhật Bản và Michigan, đã được xuất bản trong số ra ngày 9 tháng 7 năm 2018 của tạp chí Nature Photonics.

"Chúng tôi đã chỉ ra rằng bạn có thể sử dụng một trường ánh sáng để kích hoạt chuyển động cơ học sẽ tạo ra một làn sóng âm thanh", Lan Yang, Edwin H. & Florence G. Skinner, Giáo sư Kỹ Thuật Điên& Các Hệ Thống tại trường Trường Kỹ thuật & Khoa học Ứng dụng cho biết.

"Hãy nghĩ về phonon Lasing như một đối tác với quang học truyền thống, hoặc photon lasing với các ứng dụng thú vị trong phẫu thuật y tế, khoa học vật liệu và thông tin liên lạc. Chúng tôi đã chứng minh một phonon laser có thể điều chỉnh được điều chỉnh cho ngưỡng và đường truyền, trong số các thông số tiềm năng khác.

"Nghiên cứu của chúng tôi lần đầu tiên cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng tiếng ồn quang học tăng cường tại điểm đặc biệt có thể được chuyển trực tiếp đến tiếng ồn cơ khí", Yang nói.

Laser của Yang, một từ viết tắt để khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ bức xạ kích thích, thuộc về một thể loại gọi là thư viện Thì thầm (whispering Gallery) phương thức resonators (WGM), hoạt động giống như phòng trưng bày Thì Thầm nổi tiếng tại Nhà thờ St. Paul ở Luân Đôn, nơi ai đó ở một bên của mái vòm có thể nghe thấy vọng âm ngọt ngào bởi một người nào đó ở phía bên kia. Không giống như mái vòm, trong đó có cộng hưởng hoặc điểm ngọt trong phạm vi âm thanh, cảm biến phát ra ở tần số ánh sáng và bây giờ ở tần số rung động hoặc cơ học.

Hãy suy nghĩ về điểm đặc biệt như một chế độ siêu năng lượng phức tạp, nơi thường xảy ra hiện tượng không thể đoán trước và phản trực giác. Đã có, điểm đặc biệt đã góp phần vào một số hoạt động phản trực giác và kết quả trong các nghiên cứu vật lý gần đây - với nhiều dự kiến ​​sẽ được khám phá. Trong dự án nghiên cứu Quốc tế này, các công cụ toán học được sử dụng để mô tả hệ thống vật lý: Một điểm đặc biệt xuất hiện trong một lĩnh vực vật lý khi hai giá trị riêng biệt phức tạp và các đặc tính riêng của chúng kết hợp lại, hoặc trở thành một và giống nhau.

"Chúng tôi sử dụng một Hệ Thống Laser Phonon chứ không phải là Laser Photon để chứng minh kết quả chính của chúng tôi, bởi vì nó dễ dàng hơn để kiểm tra độ rộng của Hệ Thống Laser Phonon so với Laser Photon", cô Yang cho biết.

Hình ảnh hai microresonator WGM đặt gần nhau trong một khu vực với hai máy dò photon kết nối bởi một bộ dẫn sóng mang lại ánh sáng trong và ngoài của hệ thống. Được gọi là hai super modes "siêu chế độ " cộng hưởng 1cộng hưởng 2.

"Trong bộ cộng hưởng đầu tiên, nó hỗ trợ photon để tạo ra các phonon, chúng ta biết khi nào trường ánh sáng đủ mạnh thì bức xạ sẽ kích hoạt dao động cơ học liên quan đến rung động sóng âm", Yang nói. "Chúng tôi đã hiệu chuẩn tần số sóng âm ở 10 megahertz. Sau đó, chúng tôi điều chỉnh khoảng cách giữa hai bộ cộng hưởng để xem xét phổ truyền của các bộ cộng hưởng ghép đôi. Khi chúng tôi thay đổi khoảng cách, chúng tôi thấy rằng chúng ta có thể điều chỉnh khoảng cách phổ. từ 100 megahertz, đến 80 đến 50 tùy thuộc vào khoảng cách vật lý giữa các bộ cộng hưởng. Nếu bạn điều chỉnh khoảng cách độc đáo để phù hợp với khoảng cách phổ giữa hai tần số với độ rung cơ học, thì bạn có sự cộng hưởng. "

Cộng hưởng là hiện tượng theo đó một ngoại lực từ một hệ thống tác động lên một hệ thống dao động khác ở các tần số nhất định.

Hai trường ánh sáng có hai tần số và mức năng lượng khác nhau. Tần số cơ học của 10 megahertz phù hợp với sự khác biệt năng lượng giữa hai siêu chế độ. Cả hai bộ cộng hưởng đều hỗ trợ photon, nhưng chỉ có một Bộ cộng hưởng tạo ra các phonon.

Công việc trong tương lai, Yang dự định sẽ nghiên cứu sâu hơn về trao đổi năng lượng giữa hai siêu chế độ trong phonon lasing và tiếp tục khám phá về sự bất ngờ ở điểm đặc biệt (exceptional point).
Cô ấy gọi tương lai của công nghệ phonon Lasing, trớ trêu thay, nó "rất sáng lạng."



Nguyễn Hoàng Thế Anh
www.Zcomity.com

Xem video: