单光子探测器的实验揭示了通过与高频声波相互作用产生的光的令人惊讶的统计数据。当光在玻璃等材料中传播时，光的电场可以将材料中的原子拉入高密度和低密度区域，从而产生声波。这种现象被称为布里渊-曼德尔斯坦散射，是光学非线性中研究最多的形式之一，并在激光技术中实现了广泛的新应用，包括传感、信息处理和显微镜。

布里渊-曼德尔斯坦散射具有巨大的进一步应用潜力，包括为基于声场的新型量子科学和技术提供令人兴奋的机会。

来自伦敦帝国理工学院、牛津大学和尼尔斯玻尔研究所的研究人员进行了实验，研究了这种现象，其中激光被限制在微米级玻璃球表面下传播。当光循环时，它会经历布里渊-曼德尔施塔姆散射，高频声波也在微球内部传播，并产生一种新颜色的光，以相反的方向从球体中射出。

然后，通过使用单光子计数器仔细测量这种新颜色光的统计特性，研究小组观察到了当产生的光变成激光时的预期行为，并且还揭示了略低于激光阈值的意想不到的“超热统计数据”。这项研究的方法和获得的结果有助于为进一步的研究开辟一条丰富的新途径。

该团队实验的详细信息发表在《Optica》杂志上。

该实验的核心部分是二氧化硅光学微球谐振器，请参见下图。光通过比人类头发细一百倍的锥形玻璃纤维进入谐振器。一旦光进入球形谐振器，它就会以“耳语画廊模式”循环，该模式因与十九世纪在圣保罗大教堂中观察到的声音类似的效果而命名，其中耳语沿着圆顶的弯曲墙壁传播，并且可以被听到另一方面。

通过控制谐振器内部的输入光功率，研究小组在散射光变成激光的阈值上进行了实验，并使用单光子检测测量了整个区域的“二阶相干性”。

“看到这种行为我很兴奋，”博士说。该项目的学生兼联合第一作者埃文·克莱尔-詹金斯(EvanCryer-Jenkins)解释说：“这个实验的丰富性超出了我们最初的预期。使用实验、分析计算和数值模拟的结合来获得对跨越布里渊-曼德尔施塔姆激光阈值的物理学有更深入的了解。”

帝国理工学院量子测量实验室的项目首席研究员MichaelR.Vanner表示：“这个项目是我们团队在这个方向上研究的重要垫脚石，并带来了一些令人惊讶的结果，这些结果将对我们的实验室内外产生多方面的影响。”伦敦学院。

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