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德美研发出世界上最小线宽的激光器
更新日期:2017-10-10  

  近日,德国和美国科学家联合创造出了谱线宽度仅10毫赫兹(1毫赫兹为0.001赫兹)的激光,创下激光单色性的新世界纪录。 

  德国联邦物理技术研究院(PTB)发布的新闻公报说,这是迄今离理想单色性最近的激光,用它测量原子频率可以让光子钟更加精确,还有助于光谱学和射电天文学研究等。 

  频率和波长决定着光的颜色,阳光由许多不同频率的光组成,分解后可以形成彩虹。光的频率越单一,单色性越好,在光谱上所占的区域越狭窄。理想的激光只有一个频率和波长,谱线是没有宽度的一条线,但现实中无法达到。 

  普通激光的线宽通常为几千赫兹到几百万赫兹,不适合精度要求特别高的实验。PTB和美国实验天体物理联合研究所(JILA)的科学家等人合作创造出两束波长约1.5微米的激光,对比印证显示其线宽为10毫赫兹,相关论文“1.5 μm Lasers with Sub-10 mHz Linewidth发表在《物理评论快报》杂志上(Phys. Rev. Lett., 2017, DOI:10.1103/PhysRevLett.118.263202)。 

 

  其中一个谐振器,图来源:PTB 

  这两束激光非常稳定,组成激光的所有光波都非常相似、振荡步调高度一致,能在每秒振荡194万亿次的情况下维持同步至少11秒。在这段时间里,该激光可以传播330万千米,相当于地球到月球距离的将近10倍。 

  为提高单色性,研究人员对决定激光属性的关键部件——谐振腔进行了严密设置,尽量隔绝温度、压力等外界影响,并冷却到约零下150摄氏度,使谐振腔的长度波动不超过氢原子直径的千万分之一。他们说,实验装置还可进一步优化,有可能将线宽缩小到低于1毫赫兹的水平。 

  (摘自新华网) 

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