长期以来，物理学家们一直在研究肥皂泡，研究它们作为最小表面的非凡几何特性，研究它们振动的方式，以及研究它们表面上出现的漂亮干涉图案。
因此，很容易认为肥皂泡在奇异物理学方面几乎无能为力，除了浴缸之外没有新的应用。但这将是错误的。
进入斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的 Zala Potŏcnik 和 Matjaž Humar，他们找到了一种将肥皂泡变成激光的方法。通过这项创新，他们为不起眼的肥皂泡开辟了一个充满潜在应用的新世界。
首先是一些背景知识。激光通过光学放大过程产生光，在这个过程中，光子通过介质刺激更多光子的发射。激光的关键组成部分是放大光的介质和光学反馈过程，以使相同光子多次通过介质。
事实证明，肥皂泡满足所有这些标准。Potŏcnik 和 Humar 通过在形成泡泡的肥皂和水中添加染料来创建增益介质。
他们通过将激光以掠过泡泡表面的角度发送到泡泡中来创建光学反馈。通过这种方式，光在泡泡内形成一个环，因为它反复反射内表面，这种效应被称为耳语回廊模式。“我们证明，掺有染料的肥皂泡和近晶泡可以支持耳语回廊模式激光，”研究人员说。
肥皂和水泡泡很容易制作，但它们表面的厚度很难控制。因此，Potŏcnik 和 Humar 还使用仅掺有染料的表面活性剂来制作泡泡，即所谓的近晶泡。这些泡泡形成分子层，因此厚度始终是单层的整数倍。它们非常稳定，允许对单个泡泡进行长达 30 分钟的实验。它们也以与肥皂泡相同的方式进行激光。
“由于它们的流体性质，与它们的玻璃对应物相比，泡泡很柔软，”研究人员说。“这影响了激光，并实现了一些独特的应用。”
例如，激光输出对泡泡的大小或形状的任何变化都非常敏感。“激光使人们能够测量毫米大小、约 100 纳米厚的泡泡中低至 10 纳米的大小变化，”研究人员说。
这使得检测影响泡泡大小的任何事物成为可能。Potŏcnik 和 Humar 使用他们的泡泡激光来测量大气压的变化以及电场的变化，电场会改变泡泡的形状。通过在薄膜中添加磁性纳米颗粒，他们表示他们可以检测到磁场的变化。
“肥皂泡激光是一种独特的微腔，是迄今为止最好的电场和压力微传感器之一，”研究人员说。
这项工作很有趣，它将泡泡从浴室里的好奇物变成了高度灵敏的测量设备。鉴于这项成功，我们迫不及待地想看到 Potŏcnik 和 Humar 未来用橡皮鸭做的创新！
参考：肥皂泡激光：arxiv.org/abs/2306.14676
