9月25日消息,據媒體報道,近日,國防科技大學激光陀螺創新團隊羅暉教授、肖光宗副教授課題組聯合景輝教授團隊,在國際上首次成功研制出聲子激光頻率梳,為水下聲學探測、生物醫學成像等聲學傳感應用提供了一把高精度的新型“聲尺”。該研究成果已于近日在線發表于《科學進展》雜志。
作為對照,“光尺”——即光頻梳技術,早已廣泛應用于光學測量領域。2005年,科學家約翰·霍爾和特奧多爾·漢斯因光頻梳在精密光譜、光學原子鐘等領域的貢獻榮獲諾貝爾物理學獎。如今,光頻梳已深刻改變光通信、光學測距等多個技術方向,但在固態、液態介質中,其性能受到限制。
近年來,研究人員雖已實現基于熱聲子的聲子頻梳,但其“梳齒”之間缺乏相干性,導致測量精度受限。羅暉教授形象地指出:“這就像使用一把刻度模糊、不?;蝿拥某咦?,難以實現精確測量?!币虼?,如何產生具有相干“梳齒”的聲子頻梳,成為該領域的關鍵挑戰。
聲子激光被認為是突破該難題的有效路徑。作為力學領域的“激光”,聲子激光能夠產生高度一致的相干聲子,從而為構建相干的頻率梳提供基礎。然而,聲子激光頻率梳的實現在技術上長期未能突破。
2023年,該聯合團隊在《自然·物理學》發表論文,成功構建非線性聲子激光,為相干聲子頻梳的生成奠定了理論基礎。但在實際構建中,仍面臨“梳齒”數量有限、間距調控困難等問題。
在最新研究中,團隊將弗洛凱工程引入非線性聲子激光系統,通過周期性調制泵浦信號,有效調控并生成了多個相干“梳齒”,最終成功制備出聲子激光頻率梳。令人矚目的是,該頻率梳擁有40余個“梳齒”,相干性顯著提升,“梳齒”間距也可靈活調節。
專家指出,這項突破性技術有望廣泛應用于水下探測、生物醫學成像及量子計量等領域,為聲學精密測量提供全新工具。
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