德國(guó)研發(fā)迄今最完美最小線寬激光器 僅10mHz

　 激光器是精密的代名詞，但一般來(lái)說(shuō)，其還有改進(jìn)的余地。“完美”的激光器會(huì)在一個(gè)特定的波長(zhǎng)發(fā)出一種光。光從激光器中射出，激光起振后，會(huì)有一個(gè)或多個(gè)縱模產(chǎn)生，每個(gè)縱模的頻率的范圍就是激光的“線寬”。
   盡可能縮窄線寬是激光研究的目標(biāo)之一，現(xiàn)在德國(guó)研究人員已經(jīng)開發(fā)出了世界上最小線寬的激光器，線寬僅為10mHz(0.01 Hz)。
   通常，最好的激光器可以具有窄到幾kHz的線寬，但是對(duì)于特別精確的儀器，如光學(xué)原子鐘，就需要將之進(jìn)一步收窄。另一種衡量激光束質(zhì)量的方式是光頻率的穩(wěn)定性：在過(guò)了一段時(shí)間之后，光波的震蕩會(huì)出現(xiàn)不同步，因此一束激光能維持更長(zhǎng)的“完美”時(shí)間，其質(zhì)量也就愈佳。
   來(lái)自德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)和美國(guó)天體物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(JILA)的科學(xué)家共同研發(fā)的新型激光器在這兩個(gè)領(lǐng)域均表現(xiàn)優(yōu)異。除了其10 mHz的極小線寬，其光波能持續(xù)11秒保持穩(wěn)定，此時(shí)光束延伸約330萬(wàn)公里，約是地月距離的10倍。
  事實(shí)上，新的激光器非常精確的，難以與現(xiàn)有的激光器進(jìn)行比較，為了證明它的價(jià)值，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了兩個(gè)激光器，并將它們相互比較。這兩個(gè)設(shè)備由Fabry-Pérot硅諧振器制成，包含兩個(gè)彼此相對(duì)的固定反射鏡。由于諧振器的長(zhǎng)度決定了光波的頻率，所以研究人員利用長(zhǎng)21cm的諧振器來(lái)獲得理想的激光束。 研究人員通過(guò)這樣精確的測(cè)量，使儀器不受其他因素干擾，例如壓力，振動(dòng)和溫度。
   研究人員正在利用這種極小線寬的新型激光器來(lái)制造更準(zhǔn)確的原子鐘，并對(duì)超冷原子進(jìn)行更精確的測(cè)量。研究人員認(rèn)為，通過(guò)調(diào)整反射鏡的組成并找到降低諧振器內(nèi)部溫度的方法，線寬能進(jìn)一步收窄，甚至可以達(dá)到1 mHz以下。
   這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)雜志上。
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  德國(guó)研究人員已經(jīng)開發(fā)出了世界上最小線寬的激光器，線寬僅為10mHz(0.01 Hz)。通過(guò)這樣精確的測(cè)量，使儀器不受其他因素干擾，將進(jìn)一步提升檢測(cè)精度。