
工程師開發出一種名為聲子雷射的裝置——它能夠在單一晶片的尺度上產生堪比地震的微觀振動。這項新技術利用了表面聲波(SAW),這種技術早已應用於智慧型手機、GPS和無線通訊等領域。該技術的關鍵優勢在於,整個系統整合在單一晶片上,為更緊湊、更快速、更節能的電子產品鋪平了道路。
表面聲波並非在材料內部深處傳播,而是嚴格地沿著其表面傳播。在智慧型手機中,它們充當超精密濾波器:無線電訊號首先被轉換為機械振動,然後去除乾擾,最後再轉換回無線電波。問題在於,傳統的表面聲波模組需要多個晶片支持,並且需要外部電源,這限制了頻率範圍並增加了設備的尺寸。
這種新型聲子雷射的工作原理與半導體雷射類似,不同之處在於它放大的是振動而非光。其結構包括矽基板、一層壓電鈮酸鋰層和一層砷化銦鎵薄膜。頂層中的電子在電流作用下加速,並將能量傳遞給聲波。這些聲波在結構內部反覆反射和放大,直至部分聲波像雷射光束一樣向外「爆發」。
在他們的實驗中,科學家們成功產生了頻率約為1 GHz的聲波,甚至有可能達到數十乃至數百GHz,遠遠超過了目前聲表面波(SAW)技術的能力。如果這項技術能夠應用於商業設備,智慧型手機和無線模組將變得更小巧、更有效率、速度更快,而且大部分無線電傳輸路徑都可以整合到單一晶片上。