Сперва это была всего-навсего идея, родившаяся исключительно благодаря любознательности физиков, но теперь новый тип «лазера», генерирующий сверхвысокочастотные акустические волны вместо оптических, сделал значительный шаг вперед, став истинной технологией 21-го века, уникальной и перспективной.

Через пол-века после первого запуска рабочего лазера, ознаменовавшего собой начало научно-технической революции в оптике, новое устройство несет с собой значительные перемены в акустике. Группа физиков из Ноттингемского университета (The University of Nottingham), Англия в сотрудничестве с коллегами из Института физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва, Украина представила рабочий образец устройства, которое может испускать сфокусированное акустическое излучение с терагерцовыми частотами.

Результаты исследований и разработок опубликованы в журнале Physical Review B (Terahertz acoustic oscillations by stimulated phonon emission in an optically pumped superlattice.

Подобные устройства получили, по аналогии с лазерами, название сазер или акустический лазер. Конструктивно они представляют собой чередование тонких пластин из полупроводниковых материалов (в данном случае, арсенида галлия и алюминия). Сазеры работают на принципах, удивительно похожих на принципы работы лазеров.

Для запуска устройства на верхний полупроводниковый слой направляют пучок фотонов. Электроны вещества возбуждаются, а затем, теряя энергию, испускают фононы – квазичастицы, кванты колебательного движения. Отражаясь от границ раздела слоев, повторно взаимодействуя с электронами и распространяясь по стопке полупроводниковых пластин, фононы достигают нижнего слоя; на выходе получается сфокусированное ультразвуковое излучение. В рассматриваемой работе действие устройства оценивалось по тому влиянию, которое оно оказывало на расположенную на некотором отдалении поверхность: исследователи зарегистрировали появление фононов в ограниченной области этой поверхности.

Сазеры, работающие на более низких (гигагерцевых) частотах, уже демонстрировались ранее, однако особого успеха не снискали, поскольку ученым известны и более эффективные методы генерации звукового излучения на этих частотах. По словам авторов, терагерцовый сазер должен привлечь внимание специалистов, поскольку технологии получения когерентных звуковых волн в этом диапазоне пока не так сильно развиты. Более того, по мнению некоторых экспертов в данной области, сазеры имеют огромные перспективы в нанотехнологии. Мощный источник когерентных фононов – эффективный инструмент для бесконтактного исследования наноразмерных объектов.

Евгений Биргер