玻色-爱因斯坦凝聚体为声子激光器提供动力。免费技术图书馆新闻

玻色-爱因斯坦凝聚体驱动声子激光器

18.09.2020

虽然光学（光子）和声（声子）激光器的概念几乎同时被预测，但前者无处不在，但后者的实现尚未达到技术成熟度。

来自巴里洛切（阿根廷）的巴尔塞罗研究所和原子中心以及柏林（德国）的保罗德鲁德研究所的研究人员联合团队提出了一种基于玻色-爱因斯坦凝聚体 (BEC) 高效产生相干机械振动的新方法耦合的光物质粒子（极化子）。

极化子 BEC 在陷阱中产生 - 一种半导体微腔，由夹在分布式布拉格反射器 (DBR) 之间的电子中心组成，用于反射与中心发射的能量相同的光。

当被不同能量的光（陷阱是透明的）激发时，中心的电子状态会发射光粒子，它们被反射回来并被中心重新吸收。快速且重复的发射和再吸收序列导致电子和光子状态的混合，并产生混合准粒子 - 极化子。陷阱中大量极化子的空间定位触发了它们的自组织过程，形成极化子激光器。

AlGaAs 的镜面微腔不仅可以作为近红外光子的陷阱，还可以作为机械振动量子（声子）的陷阱。声子数量的增加增强了它们与极化子 BEC 的相互作用，并导致以 20 GHz 的频率向基板发射相干声学。

一种强烈的单色光发射器，即激发声子激光器运行的极化子 BEC，不仅可以被光学激发，还可以被电子激发，就像 VSCEL 激光器一样。微腔设计的相应改变可以提高声子激光器的频率。

声子激光器的潜在应用可以是光束、量子发射器、通信设备网关和量子信息学的相干控制，以及将光转换为微波辐射并返回到非常宽的频率范围（20-300 GHz），这与未来的网络技术有关。

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