研究人员找到了一种利用玻璃中长寿声波的方法

作者:牧矜蛟

激光在光纤波导的核心中产生并探测声波。耶鲁大学科学家最新发表的一项研究揭示了如何提高穿过玻璃的声波的寿命 - 这是光纤技术的核心材料。日常经验告诉我们,玻璃(二氧化硅)是高度透明的。事实上,二氧化硅是地球上最透明的材料之一。光可以在二氧化硅中传播数十公里,然后才会出现明显的弱化现象。这种透明度与玻璃的可成形性和低成本相结合,是玻璃用于塑造信息时代的众多光纤技术的原因。二氧化硅也有一个神秘的一面。在室温下,二氧化硅是一种极好的声学材料。您可以通过用叉子敲打酒杯并听它响几秒钟来证明这一点。然而,与大多数材料形成鲜明对比的是,当玻璃冷却到低温时,这种共振很快就会消失。这些独特的声学特性是玻璃物理学长期存在的谜团的核心。在20世纪60年代,科学家发现了玻璃的许多令人困惑的特性:它的热传导效率远远低于预期,而且它的加热速度比预期慢得多。这些令人费解的发现最终由玻璃内的局部吸收体解释,这些吸收体与声波相互作用的方式与原子与光相互作用的方式相同。然而,直到今天,这些“声学原子”的真实性质尚未完全理解。此外,这些“声学原子”的吸收还有另一个吸引科学家的后果。在低温下,声波的振幅会影响振铃的时间。粗略地说,这意味着您可以通过打开立体声使您的酒杯环更长,这会导致玻璃以完全不同的频率振动。此外,振铃的持续时间随着立体声音量的增加而增加。耶鲁大学的科学家们用这个概念来控制玻璃内声音的寿命。通过将激光照射到由玻璃制成的光纤波导中,它们能够在光纤芯中探测并产生声波。通过在一个频率上产生强烈的声波(即“打开立体声”)并在另一个频率上探测(“敲击酒杯”),研究人员能够延长声波的寿命。研究人员表示,由于玻璃是一系列尖端技术的支柱,因此研究结果揭示了新形式的高精度传感和信息处理的可能性。耶鲁大学应用物理和物理学助理教授,该研究的首席研究员彼得拉基奇说:“我们的工作迈出了迈向玻璃工程声音动力学的重要一步。”第一作者,Rakich实验室的副研究员Ryan Behunin说:“我们的研究结果证明了在光学机械系统中实现更高性能的新范例。”这一发现在Nature Materials杂志1月刊中有所描述。该研究的共同作者是耶鲁大学研究生Prashanta Kharel和副研究员William Renninger。出版物:R。O. Behunin等,“工程耗散与声子光谱烧孔”,Nature Materials(2016)doi:10.1038 / nmat4819资料来源:Jim Shelton,....