水波也能發射激光？世界首台「水波」激光器誕生

日前，研究人員已經研究出世界上第一台「水波」激光器，表明激光事實上確實可以由光波和水波之間的相互作用而產生。

這些新型激光器可以為研究人員完成難以實現的控制操作，並能幫助研究人員製作出微流體「晶元實驗室」設備，從而更好地利用激光，使其能夠更加有效的用於微觀細胞的研究和測試不同藥物的治療，這或許在廣泛應用於醫學方面後可以為病人提供更好的照顧。

那麼，水波激光到底是什麼？

激光器在我們生活中應用廣泛，例如，我們需要一個激光頭來啟動DVD，而激光頭其實就是一個激光器，甚至，我們有時候還可以用激光來玩弄小貓咪。而這些激光其實都是單波長的光，也稱為單色光。而類似於這樣的正常激光，一般都呈現出相同的頻率（相干）,並通過激發內部電子集中於一點（準直）。

當這種情況發生時，你便可以得到一個高能量的激光束，其在長距離中依然能夠保持聚集在一點而不擴散，這有點像手電筒發出的光束。

來自海法的以色列科學技術研究所的團隊表示：「當原子中的電子通過吸收外界能量而躍遷到激發態時，這個過程會以激光的形式發出輻射，一個典型的激光也因此誕生。」

那麼，他們究竟是如何設法使水波發射激光的呢？首先，他們必須知道他們面臨的問題是什麼。

根據這個研究小組的了解，之所以過去研究人員沒有研究出水波激光器，主要原因在於水波在液體表面振蕩的頻率整體遠低於光波的頻率，這意味著水波的能量很低，很難為激光的發射提供足夠的能量，也就是說，此時水波和光波之間的能量傳遞效率是很低的。

以下是該團隊製作的水滴振蕩模型：

為了克服這種緩慢的振蕩，他們創造了一種裝置，利用光纖將光傳送到一個微小的由辛烷和水混合而成的液滴中。

而這引入到液滴中微小的光波與水波發生相互作用，來回振動，直到產生的能量足以使光以激光的形式發射，如同蝴蝶般從「水繭」中逃離。

這個團隊的相關人員還透露：「光纖中的光和在液滴表面的微小振動之間的相互作用可以看做是一個回聲，聲波和它們所通過的表面之間的相互作用可以多次產生一個單一的尖聲。」

為了增加在他們設備中的這種回聲效應，研究人員使用了高度透明的、流動的液體，來增強光和液滴相互作用。

最酷的部分是，從光纖引入的光足以使水滴變形，因為，水畢竟也只是一種液體，分子間結構沒有那麼穩定。

任何一種高能粒子一旦粉碎成極小的水滴都會有所變形，這一點似乎是顯而易見的，不過正常的光電機械設備沒那麼軟，也就不會那麼容易變形。

這種變形程度，大概是目前的激光生產裝置的一百萬倍，非常有利於實現激光發射能量和激光強度更有效的控制。一旦這項技術進一步發展，研究人員還可以在實驗室環境下研究細胞，這非常有用。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 sunhine，轉載須授權