Un equipo de investigadores internacionales dirigido por ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis ha visto la luz y ahora tiene un sistema láser que produce "buenas vibraciones".
Desarrollaron un sistema láser que ya era experto en producir pequeños paquetes de luz llamados fotones en un sistema sintonizable que también produce pequeños pedazos de energía mecánica llamados fonones, los productos energéticos de la oscilación o vibración.
Al hacerlo, son el primer grupo de investigación en ampliar lo que se llama un ancho de línea láser en el láser de fonón y dirigirlo a través de un sistema físico conocido como el "punto excepcional".
El ancho de línea es un componente clave del láser, que muestra la integridad física de la señal láser, así como la medida del ruido generalmente no deseado en el láser.
El estudio, que involucró a colaboradores de China, Austria, Japón y Michigan, se publicó en la edición del 9 de julio de 2018 de Fotónica de la naturaleza .
"Hemos demostrado que puede usar un campo de luz para activar el movimiento mecánico que generará una onda acústica sonora", dijo Lan Yang, el profesor de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas Edwin H. y Florence G. Skinner enla Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.
"Piense en el láser de fonones como una contraparte de la óptica tradicional, o láser de fotones, con aplicaciones interesantes en cirugía médica, ciencia de materiales y comunicaciones. Hemos demostrado un láser de fonón controlable que puede ajustarse para el umbral y el ancho de línea, entre otros parámetros potenciales.
"Nuestro estudio por primera vez proporciona evidencia directa de que los ruidos ópticos mejorados con puntos excepcionales se pueden transferir directamente a ruidos mecánicos", dijo Yang.
el láser de Yang, un acrónimo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación, pertenece a una categoría llamada resonadores de modo de galería susurrante WGM, que funcionan como la famosa galería susurrante en la Catedral de San Pablo en Londres, donde alguien por un ladodel domo puede escuchar un mensaje que alguien del otro lado le dice a la pared. A diferencia del domo, que tiene resonancias o puntos dulces en el rango audible, el sensor resuena a frecuencias de luz y ahora a frecuencias vibratorias o mecánicas.
Piense en el punto excepcional como un modo complejo de superenergía, donde a menudo ocurren fenómenos impredecibles y contraintuitivos. Ya, el punto excepcional ha contribuido a una serie de actividades contraintuitivas y resultados en estudios de física recientes, con más expectativas de serEn este proyecto de investigación internacional, se utilizaron herramientas matemáticas para describir el sistema físico: surgió un punto excepcional en un campo físico cuando dos valores propios complejos y sus vectores propios se fusionaron, o se convirtieron en uno y el mismo.
"Utilizamos el sistema de láser de fonón en lugar del láser de fotón para demostrar nuestros resultados principales porque es más fácil verificar el ancho de línea del láser de fonón en comparación con el del láser de fotón", dijo.
Imagine los dos microresonadores WGM colocados uno cerca del otro en un campo con dos detectores de fotones conectados por una guía de onda que trae luz dentro y fuera del sistema. Llame a estos dos "súper modos" Resonador 1 y Resonador 2.
"En el primer resonador, que admite fotones y produce fonones, sabemos que cuando el campo de luz es lo suficientemente fuerte, la radiación activará la oscilación mecánica relacionada con la vibración de la onda acústica", dijo Yang. "Calibramos la frecuencia de la onda acústica en10 megahercios. Luego ajustamos el espacio entre los dos resonadores para observar el espectro de transmisión de los resonadores acoplados. Cuando cambiamos el espacio, descubrimos que podíamos ajustar la distancia espectral. Lo ajustamos de 100 megahercios a 80 a 50dependiendo del espacio físico entre los resonadores. Si ajusta el espacio muy bien para que coincida con la distancia espectral entre los dos con la frecuencia de la vibración mecánica, entonces tiene resonancia ".
La resonancia es el fenómeno por el cual una fuerza externa de un sistema hace que otro sistema oscile a ciertas frecuencias.
Los dos campos de luz tienen dos frecuencias y niveles de energía diferentes. La frecuencia mecánica de 10 megahercios coincide con la diferencia de energía entre los dos súper modos. Ambos resonadores admiten fotones, pero solo uno produce fonones.
En el trabajo futuro, Yang tiene la intención de estudiar más profundamente el intercambio de energía entre los dos súper modos en el uso de fonón y continuar buscando sorpresas en el punto excepcional.
Irónicamente, llama al futuro de los fonemas láser, "muy brillante"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Tony Fitzpatrick. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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