Самый мощный и самый высокочастотный акустический лазер, разработанный группой британских и украинских физиков, в скором будущем совершит переворот в технике и откроет множество возможностей для создания новых методов исследования, уверены авторы разработки, описанной в журнале Physical Review B.
Как сообщает New Scientist, ученым впервые удалось продемонстрировать работу так называемого акустического лазера, обладающего большой мощностью и функционирующего в терагерцовой области звуковых колебаний. Как и привычные теперь уже всем оптические лазеры, акустический лазер создает нерасходящийся поток колебаний, однако вместо колебаний электромагнитных волн света в нем колеблется воздушное пространство.
Это не первая работающая модель акустического лазера, однако, как отмечает один из авторов разработки Тони Кент (Tony Kent) из Ноттингемского университета в Великобритании, ученым впервые удалось получить акустический лазер, работающий в терагерцовом диапазоне частот. Терагерцовые акустические волны обладают намного большей частотой, чем ультразвук, используемый в диагностических целях в медицине. На сегодняшний день этот тип звуковых волн является не более чем физической экзотикой, однако, по словам Кента, умение получать такие звуковые колебания в виде управляемых пучков может привести к новым, совершенно неожиданным идеям их применения.
"Полвека назад многие выдающиеся ученые были убеждены, что оптические лазеры являются не более чем научной забавой", - сказал Кент, слова которого приводит New Scientist. Сегодня лазеры используются повсеместно - от индустрии развлечений и хранения цифровой информации до микрохирургии и военного дела.
Сам акустический лазер представляет собой стопку полупроводниковых пластин - арсенидов галлия и алюминия. Верхняя часть этой стопки освещается очень интенсивным светом, что приводит к возбуждению электронов в объеме материала пластины и возникновению в ней акустических или, как говорят физики, фононных колебаний. Эти колебания распространяются вдоль всей стопки пластин, отражаясь от их поверхности. Пространство межу пластинами подобрано таким образом, что слабые отражения звуковых колебаний оказываются синхронными, благодаря чему суммируются, создавая очень интенсивные звуковые волны.
Эти синхронные звуковые колебания, отражаясь, возвращаются к самой верхней пластине в стопке, усиливая ее и без того очень интенсивные колебания. В результате устройство превращается в очень мощный источник звуковых колебаний, распространяющихся в виде узкого пучка. Этот пучок звуковых колебаний ученым удалось зафиксировать с помощью аналогичной платины, установленной на некотором удалении от акустического лазера по возбуждению в ней акустических колебаний - фононов.
Одним из возможных применений акустических лазеров, считает Кент, может быть управление электронными свойствами полупроводников, что позволит создавать микропроцессоры, работающие на терагерцовых частотах и обладающие недостижимой на сегодняшний день вычислительной мощностью.
