超低閾值的聲子激光

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我們知道，自從有了激光，人類在精密測量空間與時間上面就步入了新的時代。激光在真空或者透明介質的精密測量中，有廣泛的應用。而對不透明的固體系統，如果我們要對其內部結構進行無損的精密測量，使用超聲波是一種很好的方式。所以，如果我們能夠做出聲子激光來，未來就有可能用於固體內部缺陷或者微結構的精密測量。

近些年來，隨著光力學的發展，聲子激光也在光力學實驗平台上獲得了展示。我們知道光力學研究的立足點一直都是精密測量，所以聲學激光被看成是光力學系統的一個很有潛力的應用。之前的工作使用了兩塊晶元上的微盤腔，相互靠近後耦合起來，構建一個可調節的耦合光力學系統。但是此時系統的光學與力學特性收到加工工藝的限制，並未達到最優，所做出的聲子激光需要比較高的泵浦光功率閾值。

最近，南京大學工學院的姜校順副教授與肖敏教授領導的研究組在實驗上實現了低閾值的聲子激光，此系統同時具有很高的光學和力學品質因子。力學模式的頻率為59.2 MHz，品質因子18000，泵浦光閾值為1.2微瓦。我作為理論合作者也參與了這個工作。這個工作發表後，被雜誌選為封面論文，且被媒體報道。

我與姜校順教授認識很多年了，早在他剛剛開始搭建自己的實驗室的時候，我們就商量著以後要做聲子激光的實驗。姜校順是對自己要求非常高的研究者，經過這些年不斷的優化實驗系統，他的實驗室已經能夠做出綜合品質世界一流的固態光學微腔。基於這個系統，最近幾年他在微納光子學上面完成了一系列一流的研究工作，其中包括兩篇Nature子刊。正是在這一系列實驗技術突破的基礎上，他們才能完成這個漂亮的實驗。

我相信，這個只是一系列研究工作的開始，未來基於此系統有望完成許多更有趣的研究。比如說，目前的聲學激光都是用激光進行泵浦的，而未來我們希望能夠設計並作出一個直接利用熱能泵浦的聲學激光，更進一步的提升此系統的實用性。這個系統也可以用來實現對力學振子的高效冷卻，甚至用來實現「加熱導致冷卻」的新奇現象。