2025年11月3日，奥地利因斯布鲁克——来自因斯布鲁克大学和哈佛大学的物理学家团队开发了一种无需使用反射镜的激光产生技术。研究人员的成果显示，在亚波长距离间隔的量子发射器能够构建性地同步其光子的发射，从而在没有光学腔的情况下产生明亮且非常窄带的光束。

这项研究将光—物质相互作用理论与先进的数值方法相结合，旨在探索大型原子集合体如何集体行为并发射相干辐射。结果表明，随着该领域的不断进步，无反射镜激光技术可能很快从理论预测发展到实验实现。

激光器通常使用反射镜来来回回地反射光，从而激发原子或分子产生相干发射，进而实现光放大。在无反光镜概念中，原子直接通过其自身的电磁偶极场相互作用，前提是原子间的间距小于发射光的波长。当系统被泵入足够能量时，这些相互作用会导致发射体相互锁定，共同辐射，这种现象称为超辐射发射。

（此成果由因斯布鲁克大学提供）

由于强烈的偶极子-偶极子原子间相互作用，无源发射器可以显著增强光的发射，同时，它们的存在使得发射的辐射具有显著的光谱谱线变窄特性。

研究小组发现，这种集体发射产生的光既具有高度方向性，又具有光谱纯度，表现为单一的窄谱线。这种情况发生在只有一小部分发射体被非相干光激发，而其他原子则未受到泵浦的情况下。由于这种无源发射器部分不受外部光或功率增宽的影响，因此它实际上可以作为有源发射器的光学谐振器，这与传统激光器类似，其中光学谐振器和增益介质是相互独立的物理实体。

因斯布鲁克大学的安娜·比切克表示：“这些原子会同步它们的发射，并在达到某个阈值后开始共同发光，或者说彼此协调地发光。"“在未来工作中仍有许多问题需要研究，但很明显，原子通过自由空间中的偶极子-偶极子相互作用建立了自己的反馈机制和频率选择机制。"

除了概念上的意义，这一发现还指向了一种新型的超紧凑光源，适用于纳米光子学和精密测量领域。由于发射频率主要由原子本身决定，此类系统可以为量子传感器、时钟或芯片上的设备提供异常稳定的光学参考。

该研究发表于《物理评论期刊》(www.doi.org/10.1103/rbs2-2pd5)，网络转载仅供交流分享！