我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)亞Hz線寬超穩(wěn)激光
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】超穩(wěn)激光技術(shù)在高精度測(cè)量領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，包括光學(xué)原子鐘、引力波探測(cè)、高精度導(dǎo)航以及量子信息等領(lǐng)域。光鐘系統(tǒng)：超穩(wěn)激光是光鐘系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其極高的頻率穩(wěn)定性使得光鐘成為目前最精確的計(jì)時(shí)工具之一。光鐘的精度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)原子鐘，對(duì)于基礎(chǔ)物理研究、時(shí)間同步、導(dǎo)航定位等領(lǐng)域具有重要意義。引力波探測(cè)：超穩(wěn)激光在引力波探測(cè)中也發(fā)揮著重要作用。引力波是宇宙中最古老的信息載體之一，其探測(cè)對(duì)于理解宇宙起源、黑洞合并等極端天文現(xiàn)象至關(guān)重要。超穩(wěn)激光的高精度和穩(wěn)定性有助于提升引力波探測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。基本物理檢驗(yàn)：超穩(wěn)激光還可用于檢驗(yàn)基本物理定律的精確性，如廣義相對(duì)論、量子電動(dòng)力學(xué)等。通過(guò)高精度的激光干涉實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們可以探索物理世界的微觀結(jié)構(gòu)和基本規(guī)律。
近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心張首剛、劉濤研究員帶領(lǐng)的課題組，實(shí)現(xiàn)了線寬0.9 Hz，頻率穩(wěn)定度優(yōu)于1.2×10-15/s的698 nm超穩(wěn)鐘激光。
團(tuán)隊(duì)采用先進(jìn)的PDH(Pound-Drever-Hall)激光穩(wěn)頻技術(shù)，將外部腔體二極管激光器(ECDL)鎖定在一個(gè)長(zhǎng)度為10 cm的全ULE(超低膨脹玻璃)超穩(wěn)光學(xué)參考腔上。通過(guò)精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)成功抑制了溫度擾動(dòng)、振動(dòng)、剩余幅度調(diào)制(RAM)以及光纖相位噪聲等多種技術(shù)噪聲，最終實(shí)現(xiàn)了線寬小于0.9 Hz的超穩(wěn)激光輸出。尤為值得一提的是，在去除約60 mHz/s的線性漂移后，拍頻信號(hào)的頻率不穩(wěn)定度在1秒積分時(shí)間時(shí)達(dá)到了1.2×10^-15，這一結(jié)果已經(jīng)非常接近光學(xué)參考腔的熱噪聲極限。這表明我國(guó)科學(xué)家在超穩(wěn)激光技術(shù)方面的研究成果已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
此次研究成果的發(fā)表，不僅展示了我國(guó)科學(xué)家在超穩(wěn)激光技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，也為我國(guó)在該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，超穩(wěn)激光技術(shù)有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。
相關(guān)研究成果以Thermal-noise-limited ultra-stable laser operated at 698 nm為題于近日發(fā)表在Physica Scripta上。
資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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