博科园,这可就厉害了！新技术可使用激光将声音信息传送给特定的人！
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正文开始前“博科园”不得不感叹一下，现在的科学技术飞速发展，真是意想不到，你真不知道下一秒就蹦出一个什么心 科技 出来，例如本文的，下面我们一起来看吧！研究人员已经证明：激光可以在没有任何接收设备的情况下向人发送声音信息。这种通过空气发送高度定向音频信号的能力可以用于在嘈杂的房间之间进行通信，或者警告个人注意危险的情况，比如主动射击。
博科园-科学科普：其新研究成果发表在光学学会(OSA)期刊《光学快报》上，来自麻省理工学院林肯实验室的研究人员使用两种不同基于激光的方法以会话音量传输不同的音调、音乐和录制的讲话。研究小组负责人查尔斯·韦恩表示，我们的系统可以远距离使用，将信息直接传送到人的耳朵里。这是第一个使用激光对眼睛和皮肤完全安全的系统，它可以在任何环境下将声音信号定位到特定的人。”
这种新方法基于光声效应，光声效应是指材料在吸收光后形成声波。在这种情况下，研究人员使用空气中的水蒸气来吸收光线并产生声音。研究人员表示：即使在相对干燥的条件下，这种方法也能奏效，因为空气中几乎总是有少量的水，尤其是在人们周围。研究发现，如果使用被水强烈吸收的激光波长，就不需要很多水。这是关键，因为更强的吸收导致更多的声音。其中一种新的声音传输方法是由一种叫做动态光声光谱(DPAS)的技术发展而来，这种技术是研究人员之前为化学检测而开发。在早期的研究中，研究人员发现以声速扫描或扫描激光束可以改善化学检测。
论文第一作者瑞安·m·萨伦伯格(Ryan M. Sullenberger)说：声速是一种非常特殊的工作速度，在这篇新论文中展示了以被水吸收的波长以声速扫过激光束是一种有效的制造声音的方法。对于与dpa相关的方法，研究人员改变激光扫频的长度，在光线中编码不同的频率或可听见的音高。这种激光扫描技术的一个独特之处在于，信号只能在距离发射器一定距离的地方被听到。这意味着一个信息可以发送给个人，而不是每一个穿过光束的人。它还提供了将消息定向到多个个人的可能性。
在实验室里，研究人员展示了商用设备可以用激光扫频技术将声音以60分贝的声音传输给2.5米以外的人。相信这个系统可以很容易地扩大到更远的距离。还测试了一种传统的光声方法，这种方法不需要扫描激光，而是通过调节激光束的功率来对音频信息进行编码。这两种技术之间存在权衡，传统的光声学方法提供了更高的保真度，而激光扫频则提供了更大的声音。接下来，研究人员计划在更大范围的户外展示这些方法。研究人员希望这项技术最终能成为一项商业技术。有很多令人兴奋的可能性，希望以有用的方式开发通信技术。
博科园-科学科普｜研究/来自：美国光学学会
参考期刊文献:《光学快报》
DOI: 10.1364/OL.44.000622
博科园-传递宇宙科学之美
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查尔默斯理工大学和瑞典哥德堡大学研究人员提出了一种创造全新 辐射源 的方法。 超强光脉冲 由单个波的运动组成，可以描述为光的海啸。强波可以用一种独特的方式研究物质和光之间的相互作用。查尔默斯理工大学的理论物理学家伊利亚•泰尔说：
这种辐射源让我们可以从一个新的角度来看待现实——就像扭曲一面镜子，发现一些完全不同的东西。伊利亚·蒂勒与哥德堡大学的伊万杰洛斯·西米诺斯博士、查尔默斯大学的物理学教授通德·扶普一起，提出了一种理论方法。
博科园-科学科普：可以创造出最快的单波运动，这种辐射在宇宙中从未被观测到，甚至在实验室中也从未被观测到。辐射源对于理解材料性质是很有趣的，由于它提供了一种超快的光与物质相互作用转换，可以在材料科学或传感器相关的研究中发挥作用。此外，它还可以作为其他类型辐射的驱动器，并突破光脉冲的极限。超强脉冲就像一场巨大的光海啸。 波能把电子从原子中拉出来，把它加速到几乎光速，创造出奇异的量子态 。这是最快、最强的转变，为基础研究的进步铺平了道路。
新脉冲可以用独特的方式探测和控制物质，当其他具有多个波周期的光脉冲逐渐改变材料性质时，具有单个强波周期的光脉冲会引起突然、意想不到的反应。世界各地的研究人员都试图创造这种辐射源，因为它对物理和材料科学领域科学界具有很高的兴趣。Tunde Fulop说：现在，我们希望能够把理论装置带到实验室，该方法可以帮助填补光源科学领域现有的空白。其研究“电子束驱动产生频率可调谐的孤立相对论子周期脉冲”发表在《物理评论快报》上。
研究人员提出了一种产生超强光脉冲的方法，其中包含的电磁场振荡小于一次。这些所谓的子周期脉冲可以用独特方式探测和控制物质。传统的方法只能产生有限场强的子周期脉冲：超过一定的阈值，放大介质会被强场强电离。研究人员建议使用等离子体中不受损伤阈值影响的电子束作为种子电磁脉冲的放大介质。
为了保证能量从电子束传递到脉冲，从而产生子周期脉冲，需要在电磁场振荡的适当阶段引入电子束。这可以通过在注入电子束时用镜子反射种子脉冲来实现。这种情况导致种子脉冲的显著放大，并形成一个强烈、孤立的子周期脉冲，现有的太赫兹种子脉冲和激光等离子体加速器的电子。
博科园-科学科普｜研究/来自: 查尔姆斯理工大学/MiaHallerödPalmgren
参考期刊文献:《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.104803
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特文特大学科学家们发现了一个微型光子监狱，即纳米空间。它是一个被光学晶体包围的极小的腔体，是在两个垂直方向上蚀刻的孔隙结构。将光子限制在这个3-D腔内可能会产生微小而高效的激光和led，存储信息或超灵敏的光传感器，研究结果发表在美国物理学会期刊《物理评论B》上。
捕捉光的技术是光子学基础，一个著名的腔由两个反射镜组成，反射镜之间的驻波由一定颜色光组成，这取决于反射镜之间的距离。这是激光的工作原理，但是从侧面漏出的光将再也不会被反射。
博科园-科学科普：有没有可能把光子困在一个由镜子包围的三维“监狱牢房”里？德克萨斯大学研究人员现在证明了这一点。在这种情况下，镜子是由三维光子晶体构成，其中孔洞在两个垂直的方向上被深深地蚀刻在硅上。光子晶体以其特殊的光特性而闻名，孔的结构和周期性只允许特定波长的光在晶体内部传播。但是如何在这样的结构中形成一个腔来捕获光子呢？德克萨斯大学研究人员在他们的新论文中指出，通过故意改变两个毛孔的直径，这是可能的。在它们的交叉点，晶体内部形成不规则或缺陷。
这个微小腔体被周期性的晶体结构所包围，迫使光子返回腔体。论文的第一作者Devashish博士说：根本没有退路，我们的计算表明，在这个微小的腔体中，光能比晶体外部增强了2400倍，这是一个非常大的增强，考虑到小的维度。通过改变局部的周期结构，晶体还显示出对可见光的相当大的吸收，其吸收能力是块状硅的10倍。这种在非常小的体积内的强吸收，是新型传感器的一大特性。UT's MESA+研究所复杂光子学系统组组长威廉•沃斯教授表示：
由于孔隙密度高，这种晶体非常轻——也称之为‘多孔性’。在早期的出版物中，该小组展示了类似钻石的光子晶体可以反射非常广泛各种角度光的颜色：这些结果促进了现在提出的新发现。在未来几代光子集成电路(PICs)中，纳米器件有望在光信号处理、信息存储或量子光子器件中发挥重要作用。这项研究是由德州大学梅萨+研究所的复杂光子系统组和计算科学数学组共同完成。
博科园-科学科普｜研究/来自: 特文特大学/Wiebe Van Der Veen
参考期刊文献:《物理评论B》
DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075112
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科隆大学一个物理学家团队首次在原子尺度上发现了电子的一种特别奇特行为。电子通常在三维空间中几乎是自由运动的。然而，当它们被迫只在一个维度上移动时，即在原子链中，它们的行为开始变得奇怪。托莫纳加-卢廷格流体理论在几十年前就预测到了这一点。然而，在实验室中，这一现象到目前为止只是间接地显示出来。
博科园：科隆大学第二物理研究所的托马斯·米切利教授领导一个国际研究小组现在已经制造出了一维导线，使他们能够用扫描隧道显微镜在一维中观察被困电子的行为，其研究成果发表在《物理评论X》上。
米切利说：1950年日本物理学家、后来的诺贝尔奖得主朋永信一郎设想，电子在一种被压缩到一维的金属中会做什么，也就是一串单原子。当电子不能再相互回避时，随之而来的显著后果对我们物理学家来说尤其令人着迷。在真实的三维晶体中，它们的相互作用相当弱，因为它们在这样一个“开放”的系统中可以自由移动。
然而，在一维中，电子根本无法避免彼此，并开始强烈地相互作用。电子通常携带电荷和自旋，即量子力学角动量。然而，在一维中，由于它们的强相互作用，行为不再像正常电子那样。相反，它们分为两类准粒子，一类带有自旋，另一类带有电荷。这里电子被更好地描述为两个独立的波：自旋密度波和电荷密度波。这种现象被称为自旋电荷分离，是汤玛纳加-卢廷格液体理论的核心。汤玛纳加-卢廷格液体理论是以1950年首次提出汤玛纳加-卢廷格理论的汤玛纳加-卢廷格和进一步发展该理论的美国理论物理学家华金·马兹达克·卢廷格命名。
为了能够第一次看到这种自旋电荷的局部分离，科隆研究人员将这种被称为Tomonaga-Luttinger的液体困在有限长度的金属丝中，本质上是把它锁在一个笼子里。由于导线的长度有限，按照量子力学的要求，驻波具有离散的能量形式。这使得以一种深不可测的精确度来 探索 卢廷格和汤翁长之理论的局限成为可能。第二物理研究所的研究小组专门从事石墨烯和单层二硫化钼(MoS2)等二维材料的生产和 探索 。他们发现，在两个二硫化钼岛(其中一个是另一个的镜像)的界面上，形成了一根由原子组成的金属丝。
研究人员借助扫描隧道显微镜，在-268摄氏度(5开尔文)的温度下，能够可视化金属丝上的驻波及其离散能量。惊讶的是，科学家们在导线中发现了两组驻波，而对于“正常”的独立电子，只有一组驻波是可以预测的。解释这一现象的关键来自科隆大学阿希姆·罗希(Achim Rosch)教授周围的理论物理学家：正如Tomonaga和Luttinger半个世纪前预测的那样，两组驻波代表自旋密度和电荷密度波。科学家们现在正计划更近距离地研究一维笼中电子的行为。为了测试Tomonaga-Luttinger液体理论的极限，要在比原来低10倍(0.3开尔文)的温度和一个改进的“笼子”中进行新实验。
博科园-科学科普｜研究/来自: 科隆大学
参考期刊文献:《物理评论X》
DOI: 10.1103/PhysRevX.9.011055
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