美國天體物理聯合實驗室（JILA）的物理學家展示了一種新型的“超輻射”雷射器設計，或可比現今最好的可見雷射穩定100倍至1000倍。
基本介紹
簡介,實驗介紹,
簡介
美國天體物理聯合實驗室（JILA）的物理學家展示了一種新型的“超輻射”雷射器設計，或可比現今最好的可見雷射穩定100倍至1000倍。
這種類型的雷射能提升最先進的原子鐘的性能，並有助於促進通信和導航等相關技術的改進。相關研究報告發表在《自然》雜誌上。JILA由美國國家標準與技術研究所(NIST)和科羅拉多大學共同創建。研究人員表示，新雷射器基於強大的名為“相位陣列”的工程技術，源自大量相同天線的電磁波可同步發揮作用，以構建具有有益特性的組合波。“超輻射”雷射器原型將100萬銣原子囚禁在兩面反射鏡之間的2厘米的空間內，原子將與其內部的振動同步“起舞”，從而放射出微弱的深紅色雷射光束。普通雷射依賴於數百萬光子在兩面反射鏡間來回彈跳飛射，在雷射材料內擊打原子，生成自身的副本，構建出強光；隨後，光子和同步波將從反射鏡腔中泄出並形成雷射束。但這不會發生在新的JILA雷射器上，因為光子不會在周圍過長逗留。在振盪的電場的作用下，原子會不斷激發，並放射出同步的光子，在反射鏡間徘徊。幾乎所有光子都會在被鏡面干擾和破壞同步化的原子之前逃脫，因此可避免在一般雷射器中發生的雷射頻率變動現象。
實驗介紹
在實驗中，科學家首先會囚禁位於鏡面之間雷射中的原子，隨後使用其他低功率的雷射調整比率，使原子在兩個能量級之間往返。每當降至較低的能量級時，原子將放射出光子。一般情況下，原子每秒僅會放射一個光子，但它們的關聯行為能使比率提升1萬倍，生成光的“超輻射”。這種“受激發射”也切合了雷射的定義。測量結果顯示，雷射束頻率對於反射鏡運動的敏感性可比普通的光學雷射低一萬分之一，這說明新方式或可將NIST目前最佳的雷射器的性能提高1000倍，其也有望走出實驗室，得到實際套用。儘管這種“超輻射”雷射的亮度十分黯淡，但它卓越的穩定性可使其成為“反饋系統”中的一部分，“鎖住”正常的雷射輸出。這種雷射可被用於最先進的原子鐘中，誘發超精確時鐘所需的原子振盪，有效提升時鐘的準確性。研究人員表示，未來還將使用鍶等不同類型的原子進行實驗，以更好地配合高級原子鐘的建造。同樣，這種改進還會延伸至全球定位系統、光學通信、大地測量和天文學等相關的技術之中。
