Nieuw onderzoek naarlaser met smalle lijnbreedte
Lasers met smalle lijnbreedte zijn cruciaal in een breed scala aan toepassingen, zoals precisiedetectie, spectroscopie en kwantumwetenschap. Naast de spectrale breedte is ook de spectrale vorm een belangrijke factor, die afhankelijk is van het toepassingsscenario. Zo kan het vermogen aan beide zijden van de laserlijn fouten veroorzaken in de optische manipulatie van qubits en de nauwkeurigheid van atoomklokken beïnvloeden. Wat betreft laserfrequentieruis, de Fourier-componenten die gegenereerd worden door spontane straling die de laser binnenkomt,laserDe frequenties van de modi zijn meestal hoger dan 105 Hz, en deze componenten bepalen de amplitudes aan beide zijden van de lijn. Door de Henry-versterkingsfactor en andere factoren te combineren, wordt de kwantumlimiet, de Schawlow-Townes (ST)-limiet, gedefinieerd. Na eliminatie van technische ruis zoals holtetrilling en lengtedrift, bepaalt deze limiet de ondergrens van de haalbare effectieve lijnbreedte. Het minimaliseren van kwantumruis is daarom een belangrijke stap in het ontwerp vanlasers met smalle lijnbreedte.
Onlangs hebben onderzoekers een nieuwe technologie ontwikkeld die de lijnbreedte van laserstralen met meer dan tienduizend keer kan verkleinen. Dit onderzoek zou de vakgebieden quantum computing, atoomklokken en gravitatiegolfdetectie volledig kunnen transformeren. Het onderzoeksteam gebruikte het principe van gestimuleerde Raman-verstrooiing om lasers in staat te stellen trillingen met een hogere frequentie in het materiaal op te wekken. Het effect van het versmallen van de lijnbreedte is duizenden keren groter dan dat van traditionele methoden. In wezen komt het neer op het voorstellen van een nieuwe technologie voor laserspectrale zuivering die kan worden toegepast op een verscheidenheid aan verschillende soorten invoerlasers. Dit vertegenwoordigt een fundamentele doorbraak op het gebied vanlasertechnologie.
Deze nieuwe technologie heeft het probleem opgelost van kleine, willekeurige veranderingen in de timing van lichtgolven, die de zuiverheid en nauwkeurigheid van laserstralen doen afnemen. In een ideale laser zouden alle lichtgolven perfect gesynchroniseerd moeten zijn, maar in werkelijkheid lopen sommige lichtgolven iets voor of achter op andere, waardoor er fluctuaties in de lichtfase ontstaan. Deze fasefluctuaties genereren "ruis" in het laserspectrum – ze vervagen de frequentie van de laser en verminderen de kleurzuiverheid. Het principe van Raman-technologie is dat door deze tijdelijke onregelmatigheden om te zetten in trillingen in het diamantkristal, deze trillingen snel worden geabsorbeerd en afgevoerd (binnen enkele biljoensten van een seconde). Dit zorgt ervoor dat de resterende lichtgolven vloeiendere oscillaties hebben, waardoor een hogere spectrale zuiverheid wordt bereikt en een aanzienlijk versmallend effect op delaserspectrum.
Plaatsingstijd: 4 augustus 2025