ضوء الليزر لتهدئة انتثار الموجات الصوتيّة

تضغط فوتونات التي تضرب جسمًا ما على ذلك الجسم بقوّة تؤثر على حركته. يمكن للباحثين استخدام هذه القوة لتقليل الاهتزازات وبالتالي درجة الحرارة الناتجة عن الهزاز التوافقي mechanical oscillator. تمّ اثبات هذا التأثير الذي يحتوي على تطبيقات تشمل الكشف عن الموجات الثقاليّة في المرنان الضوئي optical cavities والذي يعزز الربط بين الضوء وحركة الهزاز فقط.
قدّم نيلس أوترستروم وزملاؤه من جامعة ييل نهجًا لا يحتاج إلى مرنان ضوئي وتهدئة الاهتزازات الصوتية (الموجات الصوتية) المنتشرة في دليل موجات السليكون. يمكن أن يساعد هذا النهج على الحد من الضوضاء الاهتزازية في أجهزة مداور الليزر laser gyroscopes ومرشّحات الميكرويف والتخزين الضوئي.
قام أوترستروم وزملاؤه بدمج الضوء والصوت بواسطة انتثار بريلوين لتهدئة موجات الصوت في الدليل الموجي. ينتثر الفوتون بواسطة الاكتساب المتوسط أو فقدان الطاقة عن طريق امتصاص أو إصدار فونون. تستطيع الفوتونات إزالة الطاقة من الموجة إذا كان التوازن لصالح امتصاص الفونون في موجة صوتية منتثرة ذات سرعة معينة.
استخدم الفريق دليلاً موجيًا بطول 2.3 سنتيمترًا يقوم بالحدّ من موجات الضوء والموجات الصوتية لزيادة تفاعل الفوتون-الفوتون. قام الفريق بتصميم هذا النظام لزيادة تأثير التهدئة على موجات صوتيّة من فئة 6 جيجاهرتز والتي تنتشر في الاتجاه المعاكس للليزر. أطلق الفريق شعاع ليزر قريب ناتج عن الأشعة تحت الحمراء في الدليل الموجي ثم قاموا بمراقبة الضوء المتناثر في أحد طرفي الدليل الموجي. استنتج الفريق بواسطة الضوء المتناثر ما إذا كانت الفونونات المستهدفة قد اكتسبت الطاقة أو قامت بفقدانها. وضّح الباحثون بذلك أن تثبيط موجات ال 6 جيجا هرتز يتوافق مع انخفاض درجة الحرارة لأكثر من 30 ك من درجة حرارة الغرفة.