Создан мощный звуковой лазер

Группа ученых из Ноттингемского университета (Англия) и Института физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва (Украина) представила рабочий образец устройства, которое может испускать сфокусированное звуковое излучение с терагерцевыми частотами.

Устройства такого типа принято называть «сазерами» или звуковыми лазерами (saser, sound amplification by stimulated emission of radiation). Конструктивно они представляют собой чередование тонких пластин из полупроводниковых материалов (в данном случае — арсенидов галлия и алюминия).

Для запуска устройства на верхний полупроводниковый слой направляют пучок фотонов. Электроны вещества возбуждаются, а затем, теряя энергию, испускают фононы — квазичастицы, кванты колебательного движения. Отражаясь от границ раздела слоев, повторно взаимодействуя с электронами и распространяясь вниз по структуре, фононы достигают нижнего слоя; на выходе получается сфокусированное ультразвуковое излучение.

Необходимо отметить, что сазеры, работающие на более низких (гигагерцевых) частотах, уже демонстрировались ранее, однако особого успеха не снискали, поскольку ученым известны куда более эффективные методы генерации звукового излучения на этих частотах. «А вот терагерцевый сазер должен привлечь внимание специалистов, ведь технологии получения когерентных звуковых волн в этом диапазоне пока не так сильно развиты», — говорит один из авторов работы Тони Кент (Tony Kent).

Схожий по конструкции сазер научная группа, возглавляемая г-ном Кентом, создала еще в 2006 году, но убедительных доказательств его функционирования авторы тогда предоставить не смогли. В рассматриваемой работе действие устройства оценивалось по тому влиянию, которое оно оказывало на расположенную на некотором отдалении поверхность: исследователи зарегистрировали появление фононов (см. рис.) в ограниченной области этой поверхности.

Работа ученых уже получила одобрение их коллег. «Это замечательно, — говорит Чи-Куан Сунь (Chi-Kuang Sun) из Национального университета Тайваня. — Мощный источник когерентных фононов — едва ли не лучший инструмент для бесконтактного исследования наноразмерных объектов».