研究人员打造世界最小线宽激光器

由德国联邦物理技术研究院（PTB）、美国天体物理联合实验室（JILA）、美国国家标准与技术研究所的研究人员创建了两个独立的激光器，每个具有自己的硅法布里-珀罗腔，激光线宽仅为0.01Hz。这是一个世界纪录，远远小于通常的千赫兹或兆赫兹规格的线宽。

冷却至124 K时，两个激光器在194 THz工作频率（1545 nm波长）之间的拍音为5 mHz。这两种激光器的相位相干时间可达55秒。腔镜的热布朗噪声限制激光器的线宽变得更窄。

由于世界上没有其他可比较精确的激光，所以从事这种合作的科学家必须直接建立两个这样的激光系统。只有通过比较这两种激光才能证明发射光的突出特性。

每个激光器的核心部件是21cm长的法布里-珀罗硅谐振器。使用两个硅锥体将两个谐振镜保持在固定的距离。稳定电子元件确保激光的光频率始终遵循谐振器的固有频率。

激光已经用于精密测量

新的激光器现在PTB和JILA中使用，以进一步提高光学原子钟的质量，并对超冷原子进行新的精密测量。在PTB，来自这些激光器的超稳定光已经通过光波导分布，然后由不伦瑞克的光学时钟使用。

PTB研究人员之一、托马斯·勒格罗表示：“未来，计划在欧洲的网络中传播这种光。 这个计划将允许在不伦瑞克的时钟与在巴黎和伦敦的时钟之间进行更精确的比较。”在JILA，一个类似的计划是将激光分布在连接JILA和各种NIST实验室的光纤网络之间。

该合作研究的科学家们看到了进一步的优化可能性，即新颖的晶体镜层和较低的温度可以进一步降低干扰的热噪声，然后线宽甚至可以变得小于1mHz。