Физики научились управлять режимами акустического лазера

Ученые из Мэриленда (США) продемонстрировали возможность управления многомодовым (многочастотным) режимом работы акустического лазера. Результаты своей работы авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.

Акустический лазер включает в себя полость-резонатор, в которой установлена специальная отражающая мембрана, способная поддержать несколько акустических колебательных режимов и играющая роль выходного устройства. Прибор способен работать в многомодовом режиме, однако исследователи установили явление так называемого «аномального охлаждения», при котором акустический лазер переходит в одномодовый режим работы.

В этом случае выделяется ведущая мода (частота) колебаний, с которой связано усиление акустических колебаний и которая подавляет усиление других частот. Ученые продемонстрировали возможность управления многомодовыми режимами, в том числе и для настройки необходимых параметров одномодового режима.

Управление конкурирующими модами специалисты осуществляли регулированием мощности оптической накачки: чем она больше, тем больше возникает частот акустических колебаний, из которых выделяется ведущая, которая и подавляет остальные.

Сазер (акустический лазер) — звуковой аналог лазера — представляет собой усилитель звуковых колебаний определенной частоты. Принцип работы сазера напоминает работу лазера; в акустическом лазере, использующем оптическую накачку, изменение частоты фотонов сопровождается генерацией фононов — квазичастиц, в терминах которых удобно описывать звуковые колебания. Работа сазера связана с рассеянием Мандельштама—Бриллюэна, при котором происходит изменение частоты отраженного света в результате взаимодействия падающего излучения с кристаллической решеткой твердого тела.

Направленные пучки фононов от акустических лазеров, как считается, могут найти применение в качестве переключателей электрических свойств некоторых материалов и для исследования трехмерной структуры твердых тел.