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世界上首个“水波”激光器

导读: 现在,水波激光器为研究人员研究光和流体相互作用情况提供了一个“操场”,而这一场地规模大小要小于人类头发的宽度,关于这项研究的研究论文,研究人员已经发表在《自然光子》杂志上。

  技术研究人员已经首次证明,激光的发射可以通过光和水的波的相互作用产生的。这种“水波激光”将来有一天或可以被用在与光、声和水波相结合的微小的传感器上,或作为用于研究细胞生物学和测试新药物治疗效果的微流“芯片实验室”设备的一部分。

  现在,水波激光器为研究人员研究光和流体相互作用情况提供了一个“操场”,而这一场地规模大小要小于人类头发的宽度,关于这项研究的研究论文,研究人员已经发表在《自然光子》杂志上。

  这项研究是由以色列技术学院的学生Shmuel Kaminski,Leopoldo Martin,和Shai Maayani在机械工程学院光学中心的负责人Tal Carmon教授的指导下共同研究进行。Carmon说,这项研究将是这两个领域间第一次相互交叉,这在之前人们都认为两者是不相关的,即:非线性光学和水波。

  当原子中的电子吸收外部能源的能量被激发后,一个典型的激光就被创建出来了,使它们以激光光的形式进行辐射。Carmon教授和他的同事们现在首次证明了,水波振荡液体装置内也能够产生激光辐射。

  通过与水波的光的相互作用产生激光的可能性还没有被证实过,Carmon说,主要是由于在液体表面水波的低频(约1000振荡每秒)和光波振荡的高频(1014振荡每秒)之间的差异性。这种频差降低了光和水波之间的能量传递的效率,而这种能量的转换则是在产生激光发射时所需要的。

水波激光器

  为了弥补这种低效率,研究人员创造了一种装置,其中一种光纤将光传送到一个微小的辛烷和水混合的液滴中。光波和水波在小液滴中多次的通过彼此(约一百万次),其中产生的能量,使液滴的水产生激光发射。

  光纤中的光和在液滴表面的微小振动之间的相互作用可以看做是一个回声,研究人员注意到,声波和它们所通过的表面之间的相互作用可以多次产生一个单一的尖声。为了增加在他们的设备中的这种回声效应,研究人员使用高度透明的,流动的液体,以增强光和液滴相互作用。

  此外,一滴水比当前激光技术中使用的材料要软一百万倍。一旦当光所施加压力时,会使液滴变形,比在一个典型的光学机械装置中要增大一百万倍效果,它可以为激光的激发和其发射能量的更大的控制,该学员的科学家说道。

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