Ультразвуковой лазер: Квантовый процесс в акустическом варианте

Устройство, разработанное командной специалистов из университетов Иллинойса и Миссури, состоит из рабочего тела (в первых образцах использовался алюминиевый блок), на котором крепятся пьезоэлектрические осцилляторы и датчики колебаний. Если приложить к рабочему телу источник акустических колебаний, система синхронизируется с ними и начинает вырабатывать когерентные и синфазные колебания. При удалении внешнего источника колебания продолжают генерироваться благодаря обратной связи между датчиками и осцилляторами.

По аналогии с лазером изобретение получило название Uaser («уэйзер»), что расшифровывается как Ultrasound Amplification by Stimulated Emission of Radiation, т. е. «усиление ультразвука в результате вынужденного излучения». Как заявил один из его создателей, «наша работа продемонстрировала, что схема работы лазера может быть реализована не только на уровне квантовой, но и на уровне обыкновенной механики — нужно только заменить электромагнитные колебания на звуковые». Строго говоря, аналогия с лазером здесь не совсем правомерна, ведь он производит прямой пучок излучения, а уэйзер в его нынешнем виде «звучит» одновременно во все стороны. Впрочем, как отмечают разработчики, ничто не мешает сфокусировать ультразвуковые колебания в узкий луч, коль скоро в этом возникнет необходимость.

Какова же сфера применения подобного устройства? Во первых, с его помощью можно моделировать поведение обычного лазера. В данном случае принципиальное преимущество уэйзера заключается в том, что его излучение обладает более удобными частотами и длинами волн, а значит, с ним гораздо проще работать. Во-вторых, ультразвуковой лазер может стать очень удобным инструментом для исследования свойств материалов. В этом ему поможет эффект обратной акустической связи, знакомый всем по ситуации с ревущим микрофоном, поднесенным слишком близко к динамикам. Медленно изменяя температуру исследуемого объекта, выступающего в роли рабочего тела, и отслеживая изменения в характере его колебаний, можно многое узнать о свойствах данного материала. В частности, этот способ позволяет с высочайшей точностью определить момент фазового перехода в том или ином веществе.

По материалам ScienceDaily.