我國學者首次造出超級「聲尺」：用於水下成像、生物醫學成像等

快科技9月25日消息，據媒體報道，近日，國防科技大學雷射陀螺創新團隊羅暉教授、肖光宗副教授課題組聯合景輝教授團隊，在國際上首次成功研製出聲子雷射頻率梳，為水下聲學探測、生物醫學成像等聲學傳感應用提供了一把高精度的新型「聲尺」。該研究成果已於近日在線發表於《科學進展》雜誌。

作為對照，「光尺」——即光頻梳技術，早已廣泛應用於光學測量領域。2005年，科學家約翰·霍爾和特奧多爾·漢斯因光頻梳在精密光譜、光學原子鐘等領域的貢獻榮獲諾貝爾物理學獎。如今，光頻梳已深刻改變光通信、光學測距等多個技術方向，但在固態、液態介質中，其性能受到限制。

近年來，研究人員雖已實現基於熱聲子的聲子頻梳，但其「梳齒」之間缺乏相干性，導致測量精度受限。羅暉教授形象地指出：「這就像使用一把刻度模糊、不停晃動的尺子，難以實現精確測量。」因此，如何產生具有相干「梳齒」的聲子頻梳，成為該領域的關鍵挑戰。

聲子雷射被認為是突破該難題的有效路徑。作為力學領域的「雷射」，聲子雷射能夠產生高度一致的相干聲子，從而為構建相干的頻率梳提供基礎。然而，聲子雷射頻率梳的實現在技術上長期未能突破。

2023年，該聯合團隊在《自然·物理學》發表論文，成功構建非線性聲子雷射，為相干聲子頻梳的生成奠定了理論基礎。但在實際構建中，仍面臨「梳齒」數量有限、間距調控困難等問題。

在最新研究中，團隊將弗洛凱工程引入非線性聲子雷射系統，通過周期性調製泵浦信號，有效調控並生成了多個相干「梳齒」，最終成功製備出聲子雷射頻率梳。令人矚目的是，該頻率梳擁有40餘個「梳齒」，相干性顯著提升，「梳齒」間距也可靈活調節。

專家指出，這項突破性技術有望廣泛應用於水下探測、生物醫學成像及量子計量等領域，為聲學精密測量提供全新工具。