Ny forskning omsmal linjebreddslaser
Lasrar med smal linjebredd är avgörande inom en mängd olika tillämpningar, såsom precisionsavkänning, spektroskopi och kvantvetenskap. Förutom spektralbredd är även spektralformen en viktig faktor, vilken beror på tillämpningsscenariot. Till exempel kan effekten på båda sidor av laserlinjen introducera fel i den optiska manipulationen av qubits och påverka atomklockornas noggrannhet. När det gäller laserfrekvensbrus genereras Fourierkomponenterna av spontan strålning som kommer in i ...laserläge är vanligtvis högre än 105 Hz, och dessa komponenter bestämmer amplituderna på båda sidor om linjen. Genom att kombinera Henry-förstärkningsfaktorn och andra faktorer definieras kvantgränsen, nämligen Schawlow-Townes (ST)-gränsen. Efter att ha eliminerat tekniska brus såsom kavitetsvibrationer och längddrift bestämmer denna gräns den nedre gränsen för den uppnåeliga effektiva linjebredden. Därför är minimering av kvantbrus ett viktigt steg i utformningen avsmallinjebreddslasrar.
Nyligen har forskare utvecklat en ny teknik som kan minska linjebredden hos laserstrålar med mer än tiotusen gånger. Denna forskning kan helt förändra områdena kvantberäkning, atomklockor och gravitationsvågsdetektering. Forskargruppen använde principen om stimulerad Ramanspridning för att göra det möjligt för lasrar att excitera högre frekvensvibrationer i materialet. Effekten av att minska linjebredden är tusentals gånger högre än med traditionella metoder. I huvudsak motsvarar det att föreslå en ny laserspektralreningsteknik som kan tillämpas på en mängd olika typer av ingångslasrar. Detta representerar ett grundläggande genombrott inom området...laserteknik.
Denna nya teknik har löst problemet med små slumpmässiga ljusvågstidsförändringar som gör att laserstrålarnas renhet och noggrannhet minskar. I en ideal laser borde alla ljusvågor vara perfekt synkroniserade – men i verkligheten ligger vissa ljusvågor något före eller efter andra, vilket orsakar fluktuationer i ljusets fas. Dessa fasfluktuationer genererar "brus" i laserspektrumet – de suddar ut laserns frekvens och minskar dess färgrenhet. Principen för Raman-tekniken är att genom att omvandla dessa tidsmässiga oregelbundenheter till vibrationer i diamantkristallen absorberas och försvinner dessa vibrationer snabbt (inom några biljondels sekund). Detta gör att de återstående ljusvågorna får jämnare oscillationer, vilket uppnår högre spektral renhet och genererar en betydande förträngningseffekt på...laserspektrum.
Publiceringstid: 4 augusti 2025