研究人员找到一种方法来打入玻璃中长寿命的声波

点击次数:11   更新时间:2018-05-15   【关闭

激光在光纤波导的核心产生并探测声波。

em耶鲁大学科学家最近发表的一篇研究报告揭示了如何延长通过玻璃传播的声波的寿命 - 这是光纤技术核心的材料。 / em

日常经验告诉我们,玻璃(硅石)是高度透明的。事实上,二氧化硅是地球上最透明的材料之一。光在经历任何可观的减弱之前可以在二氧化硅中传播数十公里。这种透明度与玻璃的成型性和低成本相结合,为什么玻璃被用于如此多的塑造信息时代的光纤技术。

然而硅石也有一个神秘的一面。在室温下,二氧化硅是一种优秀的声学材料。您可以通过用叉子敲击酒杯并聆听它几秒钟来证明这一点。然而,与大多数材料形成鲜明对比的是,当玻璃冷却到低温时,这种共振会迅速消失。

这些独特的声学特性是玻璃物理学中长期存在的奥秘的核心。在20世纪60年代,科学家发现了玻璃的许多令人困惑的特性:它比预期的传热效率低得多,并且比预期的要慢得多。这些令人困惑的发现最终是由玻璃内的局部吸收体解释的,它与声波相互作用的方式与原子与光线相互作用的方式相同。然而,直到今天,这些“声学原子”的本质还不完全清楚。

另外,这些“声学原子”的吸收具有吸引科学家的另一个后果。在低温下,声波的幅度会影响其响铃的时间。粗略地说,这意味着您可以打开立体声使酒杯振动更长时间,从而使玻璃以完全不同的频率振动。此外,振铃的持续时间随着立体声音量的增加而增加。

耶鲁大学的科学家已经使用这个概念来控制玻璃内声音的寿命。通过将激光照射到由玻璃制成的光纤波导中,他们能够在光纤芯中探测并产生声波。通过在一个频率产生强烈的声波(即“打开立体声”)并探测另一个声音(“轻敲酒杯”),研究人员能够延长声波的寿命。

研究人员表示,因为玻璃是一系列尖端技术的中坚力量,这一发现为新型高精度传感和信息处理提供了可能性。

耶鲁大学应用物理与物理学助理教授,该研究的首席研究员Peter Rakich说:“我们的工作为实现玻璃工程声学动力学迈出了重要的一步。

第一作者Rakich实验室的副研究科学家Ryan Behunin说:“我们的研究结果证明了在光机械系统中实现更高性能的新范例。”

该发现在“自然材料”杂志1月版中进行了描述。

这项研究的共同作者是耶鲁大学研究生Prashanta Kharel和副研究科学家William Renninger。

出版物:R. O. Behunin等,“声子谱烧孔工程耗散”,Nature Materials(2016)doi:10.1038 / nmat4819

来源:耶鲁大学吉姆谢尔顿