近日，有研究人员首次成功利用激光在微芯片表面生成导波声波。这些声波与地震表面波类似，但在芯片上的传播频率比地球震动高出近十亿倍。由于声波被限制在芯片表面，能与周围环境更好地交互，使其在先进传感技术中具有巨大潜力。这项研究成果已发表在《美国物理学会光子学》杂志上。
该项目由悉尼大学纳米研究所和物理学院的Moritz Merklein博士领导，他指出：“声波在微芯片表面的应用有助于推动传感、信号处理和先进通信技术的发展。我们可以开始设计以光和声为基础的新型芯片，而不是依赖电能。”
首席作者Govert Neijts，来自荷兰特文特大学，并在悉尼大学实验室工作了九个月，他解释说：“通常表面声波是通过电子激发产生的，而我们则利用光子学或光能来生成声波。其主要优势在于，光不会像电子激发那样在芯片中产生热量。”
研究团队使用了一种特殊的玻璃材料——由锗、砷和硒组成的GeAsSe玻璃，这种材料表现出强烈的光声相互作用，取得了重要的研究成果。这项突破性研究展示了激光可以利用新材料来创建和检测高频表面声波。
图：研究人员首次使用激光在微芯片表面生成导波声波
Merklein博士补充道：“GeAsSe被认为是一种软玻璃，这意味着它能作为高频声波的导波材料，并允许这些声波与芯片中的光波自由相互作用。”
通过成功生成和操纵这些高频声波，研究为传感和信号处理开辟了新的可能性。悉尼大学光子学和光学科学研究所的Choon-Kong Lai博士指出：“这项创新有望使传感器能够检测到极为细微的环境变化，并推动更先进的信号处理技术，显著提升通信性能。这不仅为更灵敏、更高效的设备铺平了道路，也扩展了在单一芯片上集成声学与光学技术的潜力。”
此前，该团队展示了如何“捕捉”声波或声子中携带的光信息，这项创新被称为“雷声中的闪电”，在当时是全球首创。
悉尼大学副校长Ben Eggleton教授也表示：“我们进一步发展了这一技术，现在能够在芯片表面管理和引导高频声波信息，这对新型传感技术的发展具有重大贡献。”
研究人员所采用的技术称为受激布里渊散射（SBS），该技术利用光子和声子之间的增强反馈回路。当光在芯片或光纤周围传播时，会产生声波振动。尽管这种现象曾被视为光通信中的困扰，但科学家们发现，它实际上可以被耦合和增强，成为传输和处理信息的新方式。
通过反馈过程，激光产生的光波和声波可以耦合并增强反馈效应。研究人员预计，这项受激布里渊散射技术将在5G/6G、宽带网络、传感器、卫星通信、雷达系统、国防系统乃至射电天文学中得到应用。
