【第一次創造了“超輻射的激光】

明道

【第一次創造了超輻射的激光】

 

超輻射激光器

已經推出了一種新型的激光光發出集體幾個原子在同一時間 - 而不是只有一個 - 在美國的物理學家。

他們的“超輻射”的激光，這是基於在1954年由美國物理學家Robert迪克首先描述一個概念，具有的潛力是1000倍，更穩定的比最好的傳統的可見激光。

因此，可以用來提高性能的最先進的原子鐘，但更多的開發工作將需要在這之前的目標是滿足。

超輻射激光器在現有的激光的心臟是一個鏡像腔中來回反射光的波長的激光的輸出，是關係到建立一個駐波。

該腔體包含已“泵送”到一個高能量的狀態的原子或分子。

當一個光子相互作用的原子或分子，光子產生的精確副本，這兩個光子可以去創建四個光子，等。

如果反射鏡之一是足夠薄，以允許一些光通過它，一個相干光束相同的光子將流的腔室，以使所述激光束。

原則上，所有這些光子應該有精確的相同的波長，這是由反射鏡之間的距離定義。

但在一個真正的激光，反射鏡往往振動，這意味著的距離變化的時間有關的平均值，從而擴大在產生的光的波長分佈。

因此，穩定的空腔的長度是必需的創建激光器非常固定的頻率，可以進行用於原子和光學時鐘。

駐波原子

新的激光，已建成由詹姆斯·湯普森和他的同事們在科羅拉多州博爾德大學的避免了不穩定腔的問題，因為它發出的光的連貫性是無法維持的光駐波（因此長度腔），而是由一個常設的原子極化波。

事實上，幾乎所有的光中產生的空腔逃逸沒有反彈一面鏡子，這意味著，沒有由反射鏡的振動的影響，所發射的光的寬度。

值得注意的是，原子駐波可以保持，即使有 - 平均 - 不到一個光子在腔內來回彈跳。

創建自己的激光，湯普森和他的同事們開始了一個超高真空室中的銣原子蒸氣。

原子激光冷卻至約20μK，然後保持在兩個反射鏡之間通過創建使用現有的激光工作在不同的頻率的超輻射激光器的一維光學晶格。

獨立的激光器的腔體的側面，然後，使用泵的原子。

受激原子開始發出的光子的波長調諧到模腔的長度。

但是，當這些光子逃脫立即產生的激光束，極少數跳來跳去，在腔體，，建立常設波的極化的銣原子。

令人驚訝的是，激光可以運行，即使有，平均只有0.2光子被困在空腔中。

該研究小組發現，激光的頻率使用的激光將原子在泵送狀態非常穩定 - 雖然就絕對數字而言，是最好的腔穩頻激光設備是遠不及穩定。

此外，該小組只能夠運行約140毫秒的超輻射激光器。

可能是“改變遊戲規則”

對於實際的計量學中的應用，超輻射激光器連續工作數小時或數天，根據馬克在英國國家物理實驗室的Oxborrow。

然而，Oxborrow告訴physicsworld.com，激光有可能成為一個“遊戲改變者”在非常穩定的激光器。

他認為，超輻射激光器可以成為非常有用的，如果它的穩定性是最好的腔穩定的設備，這將需要超過一千倍的改善與競爭能力。

最終，湯普森和他的同事們認為，該技術可以比傳統激光器的穩定，這將需要高達百萬倍，穩定性提高1000倍以上。

雖然這是一個顯著的改善，目前的設計，Oxborrow點出一個巨大的進步，在性能上是沒有先例的，當一個新的做事方式引入。

湯普森說，該小組目前正在研究如何使一個超輻射激光使用原子激發態具有更長的壽命。

這樣的原子的一個例子是鍶，它是用來在光學時鐘。

超輻射激光器，甚至可以用在長基線干涉測量實驗，尋找引力波，依賴於一個非常精確的波長的光。

湯普森還認為，激光可用於大孔徑的望遠鏡，在世界各地的不同的光捕獲相結合，創建一個圖像。

的激光中描述的性質。

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯器的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/apr/05/superradiant-laser-created-for-first-time