水—波激光示意圖。圖片來自以色列理工學院發言人辦公室

以色列理工學院29日發布公告稱，該校研究人員首次通過實驗證明，水與(yu) 光相互作用也能發出激光，在之前被認為(wei) 毫無關(guan) 聯的兩(liang) 個(ge) 研究領域間構建起“橋梁”。全新的“水—波激光”可用來研製包含光波、聲波和水波的微型傳(chuan) 感器，或製作微流體(ti) “芯片實驗室”裝置，用於(yu) 細胞生物學研究和檢測新藥。

普通激光的形成過程是，原子內(nei) 電子吸收外來能量後被激活，以激光形式發出輻射。而以色列理工學院機械工程學院光子力學中心主任塔爾·卡蒙的團隊首次證明，水波在液體(ti) 裝置內(nei) 振動也能產(chan) 生激光輻射。他們(men) 在上周出版的《自然·光學》雜誌上發表的論文中表示，水—波激光為(wei) 科學家們(men) 開創了一個(ge) 全新研究平台，未來可在不到一根頭發寬的尺度上研究光與(yu) 流體(ti) 之間的相互作用。

卡蒙解釋道，之前從(cong) 未證明光與(yu) 水相互作用可產(chan) 生激光的主要原因是，液體(ti) 表麵的水波振動頻率不到每秒1000次，而光波振動頻率更高，每秒能振動1014次，頻率差異導致光波和水波之間的能量傳(chuan) 遞效率不高，從(cong) 而無法產(chan) 生激光輻射。

為(wei) 克服能量傳(chuan) 遞效率低的問題，研究人員創建了一種裝置，可通過光纖將光傳(chuan) 給辛烷（每個(ge) 分子含8個(ge) 碳原子的烷烴，76號汽油主要成分）和水形成的微小液滴。在這個(ge) 裝置內(nei) ，光波和水波通過液滴時會(hui) 發生百萬(wan) 次“相遇”，累積的能量讓液滴輻射出水—波激光。

研究人員表示，光纖內(nei) 光與(yu) 液滴表麵微小振動間的相互作用類似共鳴，就像聲波與(yu) 其通過的表麵發生共鳴後發出多次回響一樣。為(wei) 了增加這種共鳴效應，他們(men) 特意選擇了高度透明的液體(ti) ，以強化光與(yu) 液滴之間的相互作用。更重要的是，水滴比現有激光材料在軟度上具有無可比擬的優(you) 勢，隻需施加微小光壓，液滴變形程度就能比普通光子力學裝置大數百萬(wan) 倍，因此能對激光發射量和激光強度進行更有效的控製。