研究人員打造世界最小線寬激光器
由德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）、美國(guó)天體物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（JILA）、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究人員創(chuàng)建了兩個(gè)獨(dú)立的激光器，每個(gè)具有自己的硅法布里-珀羅腔，激光線寬僅為0.01Hz。這是一個(gè)世界紀(jì)錄，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通常的千赫茲或兆赫茲規(guī)格的線寬。
冷卻至124 K時(shí)，兩個(gè)激光器在194 THz工作頻率（1545 nm波長(zhǎng)）之間的拍音為5 mHz。這兩種激光器的相位相干時(shí)間可達(dá)55秒。腔鏡的熱布朗噪聲限制激光器的線寬變得更窄。
由于世界上沒(méi)有其他可比較精確的激光，所以從事這種合作的科學(xué)家必須直接建立兩個(gè)這樣的激光系統(tǒng)。只有通過(guò)比較這兩種激光才能證明發(fā)射光的突出特性。
每個(gè)激光器的核心部件是21cm長(zhǎng)的法布里-珀羅硅諧振器。使用兩個(gè)硅錐體將兩個(gè)諧振鏡保持在固定的距離。穩(wěn)定電子元件確保激光的光頻率始終遵循諧振器的固有頻率。
激光已經(jīng)用于精密測(cè)量
新的激光器現(xiàn)在PTB和JILA中使用，以進(jìn)一步提高光學(xué)原子鐘的質(zhì)量，并對(duì)超冷原子進(jìn)行新的精密測(cè)量。在PTB，來(lái)自這些激光器的超穩(wěn)定光已經(jīng)通過(guò)光波導(dǎo)分布，然后由不倫瑞克的光學(xué)時(shí)鐘使用。
PTB研究人員之一、托馬斯·勒格羅表示：“未來(lái)，計(jì)劃在歐洲的網(wǎng)絡(luò)中傳播這種光。 這個(gè)計(jì)劃將允許在不倫瑞克的時(shí)鐘與在巴黎和倫敦的時(shí)鐘之間進(jìn)行更精確的比較。”在JILA，一個(gè)類(lèi)似的計(jì)劃是將激光分布在連接JILA和各種NIST實(shí)驗(yàn)室的光纖網(wǎng)絡(luò)之間。
該合作研究的科學(xué)家們看到了進(jìn)一步的優(yōu)化可能性，即新穎的晶體鏡層和較低的溫度可以進(jìn)一步降低干擾的熱噪聲，然后線寬甚至可以變得小于1mHz。