聲子激光是光學(xué)激光的聲子版本，可以在具有光機(jī)械效應(yīng)的耦合光學(xué)微腔中實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)工作用一對(duì)玻璃制成的耦合的回音壁模式的微型環(huán)芯腔實(shí)現(xiàn)聲子激光。

研究人員在實(shí)驗(yàn)中用表面鍍有金屬鉻的針尖靠近其中一個(gè)回音壁模式微腔，由于金屬鉻在實(shí)驗(yàn)所用的1550nm光學(xué)波段光場(chǎng)具有很強(qiáng)的光吸收，因此通過(guò)調(diào)節(jié)鍍鉻針尖與回音壁模式微腔的距離，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)回音壁模式微腔的光耗散率。實(shí)驗(yàn)中用到的耦合光機(jī)械微腔存在一個(gè)特殊的相變點(diǎn)，稱(chēng)為奇異點(diǎn)（Exceptional point），通過(guò)利用鍍鉻針尖對(duì)回音壁模式微腔光耗散率的大范圍調(diào)節(jié)，可以使得系統(tǒng)穿過(guò)此奇異點(diǎn)。

由于實(shí)驗(yàn)用到的耦合光機(jī)械系統(tǒng)在奇異點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)很多新奇的物理效應(yīng)如光機(jī)械耦合的有效增強(qiáng)、光機(jī)械非線性的增強(qiáng)、以及系統(tǒng)拓?fù)湫再|(zhì)的變化，當(dāng)研究人員在奇異點(diǎn)附近調(diào)控聲子激光時(shí)，在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到一系列新奇的物理特性。首先，在奇異點(diǎn)附近觀測(cè)到了聲子激光閾值的突然降低。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)輸入微腔中的光場(chǎng)的功率達(dá)到一定的閾值時(shí)，才能看到輸出聲學(xué)場(chǎng)的相干行為，即進(jìn)入聲子激光區(qū)，具體表現(xiàn)為聲學(xué)場(chǎng)輸出功率的突然提高，以及輸出聲學(xué)場(chǎng)線寬的突然變窄。從物理上講，這是為了保證輸入能量足夠強(qiáng)使得作為增益介質(zhì)的光學(xué)超模可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這一閾值即為聲子激光的閾值。通常，聲子激光的閾值是較高的，這限制了聲子激光的應(yīng)用。研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在奇異點(diǎn)附近調(diào)節(jié)聲子激光時(shí)，可以有效將聲子激光的閾值降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，這為聲子激光在微弱信號(hào)處理、乃至在量子器件方面的應(yīng)用提供了新思路。

其次，在奇異點(diǎn)附近看到了聲子激光線寬的大范圍變化，這使得我們?cè)谄娈慄c(diǎn)附近可以構(gòu)造線寬大范圍可調(diào)的相干聲學(xué)信號(hào)探測(cè)器。這一特性在微納傳感領(lǐng)域?qū)⒅陵P(guān)重要。事實(shí)上，將聲子激光用于傳感的一個(gè)主要需要解決的問(wèn)題是聲子激光的可調(diào)諧性，以使得聲子激光作為相干聲學(xué)信號(hào)探測(cè)器可以與被測(cè)對(duì)象有較好的響應(yīng)。以超聲探測(cè)為例，通常待探測(cè)的超聲源帶寬較寬且所屬的頻帶不確定，需要探測(cè)器響應(yīng)帶寬在較大范圍內(nèi)可調(diào)，我們所實(shí)現(xiàn)的可調(diào)聲子激光為超聲信號(hào)的探測(cè)提供了可能。