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    研究人員打造世界最小線寬激光器

    由德國聯邦物理技術研究院(PTB)、美國天體物理聯合實驗室(JILA)、美國國家標準與技術研究所的研究人員創建了兩個獨立的激光器,每個具有自己的硅法布里-珀羅腔,激光線寬僅為0.01Hz。這是一個世界紀錄,遠遠小于通常的千赫茲或兆赫茲規格的線寬。

    冷卻至124 K時,兩個激光器在194 THz工作頻率(1545 nm波長)之間的拍音為5 mHz。這兩種激光器的相位相干時間可達55秒。腔鏡的熱布朗噪聲限制激光器的線寬變得更窄。

    由于世界上沒有其他可比較精確的激光,所以從事這種合作的科學家必須直接建立兩個這樣的激光系統。只有通過比較這兩種激光才能證明發射光的突出特性。

    每個激光器的核心部件是21cm長的法布里-珀羅硅諧振器。使用兩個硅錐體將兩個諧振鏡保持在固定的距離。穩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。

    激光已經用于精密測量

    新的激光器現在PTB和JILA中使用,以進一步提高光學原子鐘的質量,并對超冷原子進行新的精密測量。在PTB,來自這些激光器的超穩定光已經通過光波導分布,然后由不倫瑞克的光學時鐘使用。

    PTB研究人員之一、托馬斯·勒格羅表示:“未來,計劃在歐洲的網絡中傳播這種光。 這個計劃將允許在不倫瑞克的時鐘與在巴黎和倫敦的時鐘之間進行更精確的比較?!痹贘ILA,一個類似的計劃是將激光分布在連接JILA和各種NIST實驗室的光纖網絡之間。

    該合作研究的科學家們看到了進一步的優化可能性,即新穎的晶體鏡層和較低的溫度可以進一步降低干擾的熱噪聲,然后線寬甚至可以變得小于1mHz。

     


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