超穩(wěn)激光技術在高精度測量領域具有廣泛應用,包括光學原子鐘、引力波探測、高精度導航以及量子信息等領域。
光鐘系統(tǒng):超穩(wěn)激光是光鐘系統(tǒng)的關鍵組成部分,其極高的頻率穩(wěn)定性使得光鐘成為目前最準確的計時工具之一。光鐘的精度遠超傳統(tǒng)原子鐘,對于基礎物理研究、時間同步、導航定位等領域具有重要意義。
引力波探測:超穩(wěn)激光在引力波探測中也發(fā)揮著重要作用。引力波是宇宙中最古老的信息載體之一,其探測對于理解宇宙起源、黑洞合并等極端天文現(xiàn)象至關重要。超穩(wěn)激光的高精度和穩(wěn)定性有助于提升引力波探測的靈敏度和準確性。
基本物理檢驗:超穩(wěn)激光還可用于檢驗基本物理定律的準確性,如廣義相對論、量子電動力學等。通過高精度的激光干涉實驗,科學家們可以探索物理世界的微觀結(jié)構和基本規(guī)律。
近日,中國科學院國家授時中心張首剛、劉濤研究員帶領的課題組,實現(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。
團隊采用先進的PDH(Pound-Drever-Hall)激光穩(wěn)頻技術,將外部腔體二極管激光器(ECDL)鎖定在一個長度為10 cm的全ULE(超低膨脹玻璃)超穩(wěn)光學參考腔上。
通過精心設計和優(yōu)化,團隊成功抑制了溫度擾動、振動、剩余幅度調(diào)制(RAM)以及光纖相位噪聲等多種技術噪聲,最終實現(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,拍頻信號的頻率不穩(wěn)定度在1秒積分時間時達到了1.2×10^-15,這一結(jié)果已經(jīng)非常接近光學參考腔的熱噪聲極限。這表明我國科學家在超穩(wěn)激光技術方面的研究成果已經(jīng)達到了國際先進水平。
此次研究成果的發(fā)表,不僅展示了我國科學家在超穩(wěn)激光技術領域的創(chuàng)新能力,也為我國在該領域的未來發(fā)展奠定了堅實的基礎。未來,隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展,超穩(wěn)激光技術有望在更多領域發(fā)揮重要作用,推動科學技術的快速發(fā)展。
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