Den optiska lasern har vuxit till en global teknikmarknad på 10 miljarder dollar sedan den uppfanns 1960, och har lett till Nobelpriser för Art Ashkin för att utveckla optisk pincett och Gerard Mourou och Donna Strickland för arbete med pulserande lasrar. Nu har en Rochester Institute of Technology -forskare samarbetat med experter vid University of Rochester för att skapa en annan typ av laser - en laser för ljud, med hjälp av den optiska pincetttekniken som uppfanns av Ashkin.

I det senaste numret av Nature Photonics , forskarna föreslår och demonstrerar en fononlaser med hjälp av en optiskt leviterad nanopartikel. En fonon är en energikvant som är associerad med en ljudvåg och optiska pincetter testar gränserna för kvanteffekter isolerat och eliminerar fysiska störningar från den omgivande miljön. Forskarna studerade nanopartikelns mekaniska vibrationer, som svävs mot gravitationen av strålningskraften i fokus för en optisk laserstråle.

"Mätning av nanopartikelns position genom att detektera ljuset som det sprider, och genom att mata tillbaka den informationen till pincettstrålen kan vi skapa en laserliknande situation, "sa Mishkat Bhattacharya, docent i fysik vid RIT och en teoretisk kvantoptisk forskare. "De mekaniska vibrationerna blir intensiva och faller i perfekt synkronisering, precis som de elektromagnetiska vågorna som kommer från en optisk laser. "

Eftersom vågorna som kommer från en laserpekare är synkroniserade, strålen kan resa en lång sträcka utan att sprida sig i alla riktningar - till skillnad från ljus från solen eller från en glödlampa. I en optisk standardlaser styrs ljusutmatningens egenskaper av materialet från vilket lasern är gjord. Intressant, i fononlasern är ljusets och materiens roller omvända - materialpartikelns rörelse styrs nu av den optiska återkopplingen.

"Vi är mycket glada över att se vad användningen av den här enheten kommer att bli - särskilt för avkänning och informationsbehandling eftersom den optiska lasern har så många, och utvecklas fortfarande, applikationer, "sa Bhattacharya. Han sa också att fononlasern lovar att möjliggöra undersökning av grundläggande kvantfysik, inklusive konstruktion av det berömda tankeexperimentet av Schrödingers katt, som kan existera på två ställen samtidigt.

Bhattacharya samarbetade med experimentgruppen som leddes av Nick Vamivakas vid Institute of Optics vid University of Rochester. Bhattacharyas teoretiska team på pappret bestod av RIT postdoktorala forskare Wenchao Ge och Pardeep Kumar, medan Vamivakas ledde nuvarande UR-doktorander Robert Pettit och Danika Luntz-Martin, tidigare doktorand Levi Neukirch och postdoktor Justin Schultz.