Le laser optique est devenu un marché technologique mondial de 10 milliards de dollars depuis son invention en 1960, et a conduit à des prix Nobel pour Art Ashkin pour le développement de la pince à épiler optique et Gerard Mourou et Donna Strickland pour leur travail avec des lasers pulsés. Aujourd'hui, un chercheur du Rochester Institute of Technology s'est associé à des experts de l'Université de Rochester pour créer un autre type de laser :un laser pour le son, utilisant la technique de la pince à épiler optique inventée par Ashkin.

Dans le dernier numéro de Photonique de la nature , les chercheurs proposent et démontrent un laser à phonons utilisant une nanoparticule en lévitation optique. Un phonon est un quantum d'énergie associé à une onde sonore et des pincettes optiques testent les limites des effets quantiques isolément et éliminent les perturbations physiques du milieu environnant. Les chercheurs ont étudié les vibrations mécaniques de la nanoparticule, qui est soulevé contre la gravité par la force du rayonnement au foyer d'un faisceau laser optique.

"Mesurer la position de la nanoparticule en détectant la lumière qu'elle diffuse, et réinjecter ces informations dans le faisceau de la pince à épiler nous permet de créer une situation de type laser, " dit Mishkat Bhattacharya, professeur agrégé de physique au RIT et chercheur théorique en optique quantique. "Les vibrations mécaniques deviennent intenses et se synchronisent parfaitement, tout comme les ondes électromagnétiques émergeant d'un laser optique."

Parce que les ondes émergeant d'un pointeur laser sont synchronisées, le faisceau peut parcourir une longue distance sans se propager dans toutes les directions, contrairement à la lumière du soleil ou d'une ampoule. Dans un laser optique standard, les propriétés du flux lumineux sont contrôlées par le matériau à partir duquel le laser est fabriqué. De façon intéressante, dans le laser à phonons, les rôles de la lumière et de la matière sont inversés :le mouvement de la particule matérielle est désormais régi par la rétroaction optique.

« Nous sommes très heureux de voir quelles seront les utilisations de cet appareil, en particulier pour la détection et le traitement de l'information étant donné que le laser optique en a tellement, et toujours en évolution, applications, " a déclaré Bhattacharya. Il a également déclaré que le laser à phonons promet de permettre l'étude de la physique quantique fondamentale, y compris l'ingénierie de la célèbre expérience de pensée du chat de Schrödinger, qui peut exister à deux endroits simultanément.

Bhattacharya a collaboré avec le groupe expérimental dirigé par Nick Vamivakas à l'Institut d'optique de l'Université de Rochester. L'équipe théorique de Bhattacharya sur l'article était composée des chercheurs postdoctoraux du RIT Wenchao Ge et Pardeep Kumar, tandis que Vamivakas a dirigé les étudiants diplômés actuels de l'UR Robert Pettit et Danika Luntz-Martin, ancien étudiant diplômé Levi Neukirch et associé postdoctoral Justin Schultz.