世界首台反激光器诞生


  ,一束激光照射是要产生一连串的光子,这些光子到处反射,但就在一个放大光线的材料内部,之后,就从一端或两端射出。 2010年,道格拉斯•斯通(Douglas Stone)在耶鲁大学和他的同事发明了一种方法,可以逆转这一过程,他们所采用的材料是吸收而不是放大光线。

  研究人员计算,如果他们使用一种吸光材料,比如硅,那么,在特定的波长,两个等同的激光束互相直接照射对方,就会相互抵消,就在这种材料内。

  如今,耶鲁大学(Yale University)曹辉(Hui Cao)领导的研究小组已经做到的正是这一点,他使用了一块110微米宽的硅板。他们制成的反激光器,叫做相干完美吸光器(coherent perfect absorber),

  “只要调整特定相位,光束就会奇迹般地变“黑”,就在这个狭窄的波长范围,”耶鲁大学的物理学家道格拉斯•斯通说。“这是一个惊人的诀窍。”

  纸一样薄的硅片通常就可吸收约20%的入射光,但小组表明,在此装置中,硅片几乎可以消除所有945纳米波长的光。研究人员选择了激光的波长,这样,光波照射到硅板外面,这一光波源自激光束,正好有恰当相位的波传输着穿过材料,从而捕捉这种光进入硅板内。

  理论上说,反激光器可以吸收99.999%的入射光。目前的这台相干完美吸光器,是一种概念论证样机,其中的硅可吸收99.4%的近红外光(near-infrared light),这种光的波长998.5纳米,硅可把它们变成热能。

  他们认为,通过调整材料中的电子空腔和损耗介质,这台相干完美吸收器也可以吸收可见光,以及通信纤维中传输的特定频率的光。

  “理论与实验符合得很好,”斯通说。“我们本来不可能期望做的更好。”

  未来计算机可能使用光来传输信号,这样可以高效地在处理器芯片之间传输。反激光器可以用来调节这种光照的强度,或把光信号转换成电子形式,进行芯片上的处理,研究人员说。

  这种装置看来可以结合激光,形成“光开关”电路,也可能作为一种首选武器,用于对抗科幻中的敌人。