我国学者首次造出超级“声尺”：用于水下成像、生物医学成像等 !

9月25日消息，据媒体报道，近日，国防科技大学激光陀螺创新团队罗晖教授、肖光宗副教授课题组联合景辉教授团队，在国际上首次成功研制出声子激光频率梳，为水下声学探测、生物医学成像等声学传感应用提供了一把高精度的新型“声尺”。该研究成果已于近日在线发表于《科学进展》杂志。

作为对照，“光尺”——即光频梳技术，早已广泛应用于光学测量领域。2005年，科学家约翰·霍尔和特奥多尔·汉斯因光频梳在精密光谱、光学原子钟等领域的贡献荣获诺贝尔物理学奖。如今，光频梳已深刻改变光通信、光学测距等多个技术方向，但在固态、液态介质中，其性能受到限制。

近年来，研究人员虽已实现基于热声子的声子频梳，但其“梳齿”之间缺乏相干性，导致测量精度受限。罗晖教授形象地指出：“这就像使用一把刻度模糊、不停晃动的尺子，难以实现精确测量。”因此，如何产生具有相干“梳齿”的声子频梳，成为该领域的关键挑战。

声子激光被认为是突破该难题的有效路径。作为力学领域的“激光”，声子激光能够产生高度一致的相干声子，从而为构建相干的频率梳提供基础。然而，声子激光频率梳的实现在技术上长期未能突破。

2023年，该联合团队在《自然·物理学》发表论文，成功构建非线性声子激光，为相干声子频梳的生成奠定了理论基础。但在实际构建中，仍面临“梳齿”数量有限、间距调控困难等问题。

在最新研究中，团队将弗洛凯工程引入非线性声子激光系统，通过周期性调制泵浦信号，有效调控并生成了多个相干“梳齿”，最终成功制备出声子激光频率梳。令人瞩目的是，该频率梳拥有40余个“梳齿”，相干性显著提升，“梳齿”间距也可灵活调节。

专家指出，这项突破性技术有望广泛应用于水下探测、生物医学成像及量子计量等领域，为声学精密测量提供全新工具。