Revoluční design

Základem tohoto inovativního laseru je mikrokulička ze siliky o velikosti běžné bakterie, umístěná v pečlivě navržené reflexní dutině. Tým vedený Hui Jingem vytvořil zařízení, které překonává předchozí modely v několika klíčových ohledech. Nový laser je desetkrát jasnější než jeho předchůdci, což výrazně zvyšuje jeho účinnost i potenciální využití.

Jednou z nejvýraznějších vlastností nového laseru je jeho schopnost nepřetržitého provozu déle než hodinu, což představuje významné zlepšení oproti předchozím verzím, které fungovaly pouze několik minut. Delší provozní doba otevírá nové možnosti pro komplexní a dlouhodobé aplikace v různých vědeckých oblastech.

Výkon laseru se navíc zvýšil díky přidání elektrody pod mikrokuličku, která umožňuje produkci precizních elektromagnetických signálů. Tyto signály přispívají ke zvýšení síly a přesnosti laseru, čímž se rozšiřuje spektrum jeho využití.

Jak to funguje?

Fungování tohoto zvukového laseru je fascinující kombinací optických a mechanických principů. Proces začíná dvěma světelnými paprsky, které levitují mikrokuličku ze siliky v reflexní dutině. Tato levitace je klíčová pro vznik fononů, tedy částic zvuku.

Když mikrokulička levituje, začne vibrovat a generovat fonony. Reflexní dutina tyto fonony zachycuje a zesiluje, podobně jako tradiční lasery zesilují světlo. Elektroda pod kuličkou pak vytváří elektromagnetické signály, které interagují s vibracemi kuličky a posilují vznikající zvukový paprsek.

Výsledkem tohoto sofistikovaného procesu je zvukový paprsek, který je výrazně silnější, stabilnější a přesnější než jakákoli předchozí technologie v této oblasti. Laser vyzařuje zvuk v terahertzovém frekvenčním rozsahu, což otevírá nové možnosti využití.

Potenciální aplikace

Unikátní vlastnosti tohoto fononového laseru slibují široké spektrum aplikací. V medicínském zobrazování může tento laser přinést revoluci díky schopnosti pronikat tkáněmi účinněji než světelné lasery, což by mohlo vést k přesnějším a méně invazivním diagnostickým technikám.

V hlubokomořském průzkumu má laser potenciál zlepšit komunikaci a navigaci podmořských vozidel. Schopnost generovat a detekovat zvukové vlny s vysokou přesností může zásadně vylepšit způsoby zkoumání oceánských hlubin.

V oblasti bezpečnostních technologií by tento laser mohl vést k vývoji pokročilých letištních skenovacích systémů, které by zajistily vyšší bezpečnost a efektivitu.

Možnosti využití ve vědeckém výzkumu jsou téměř neomezené – od manipulace s nanočásticemi až po biomedicínskou diagnostiku. Tento laser může vědcům poskytnout nové nástroje pro prozkoumání světa na úrovních, které byly dříve nepředstavitelné.

Výhled do budoucnosti

Tento vývoj představuje významný milník v oblasti laserové technologie, známý jako zesílení zvuku stimulovanou emisí záření (SASER). Překonání současných limitů technologie fononových laserů otevírá cestu pro aplikace, které byly dosud nepředstavitelné.

Richard Norte z Technické univerzity v Delftu však upozorňuje, že plné využití této technologie může vyžadovat ještě roky výzkumu. Realistický přístup je klíčový pro správné očekávání ohledně jejího budoucího vývoje.

Přesto je vědecká komunita nadšena potenciálem tohoto průlomu, který by mohl mít srovnatelný dopad jako optické lasery. S dalším výzkumem se očekává, že zvukové lasery najdou uplatnění v široké škále oblastí – od kvantového počítání až po materiálové vědy.