Создан самый высококачественный лазер, ширина полосы спектра которого составляет всего 0.01 Гц

 |  | 4 июля 2017 | Нoвoсти нaуки и тexники
Сoздaн сaмый высoкoкaчeствeнный лaзeр, ширинa полосы спектра которого составляет всего 0.01 Гц

У большинства людей слово лазер всегда ассоциируется с термином «точность». Однако и в области лазерных технологий существует достаточно большое пространство для дальнейших усовершенствований. «Идеальный» лазер должен излучать свет со строго определенной длиной волны, однако реальные лазеры далеки от идеала, и они излучают свет в очень узкой полосе спектра. Ширина полосы спектра является одной из основных характеристик лазеров, определяющих его качество, а одним из направлений усовершенствований лазерных технологий является именно уменьшение этой ширины настолько, насколько это предоставляется возможным. И недавно международная группа ученых закончила создание лазера-рекордсмена, ширина полосы спектра которого составляет всего 10 мГц (0.01 Гц). Для сравнения, ширина полосы спектра большинства используемых в науке и промышленности лазеров составляет, в лучшем случае, несколько тысяч Герц.

Вторым показателем качества работы лазера является показатель стабильности излучаемого света, определяющий насколько долго лазер может излучать высококачественный луч света. Новый лазер, разработанный специалистами и учеными из Федерального физико-технического университета, Германия, и научной группы из института JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics), США, является рекордсменом по обоим упомянутым выше параметрам. Помимо ширины полосы спектра в 10 мГц, этот лазер демонстрирует стабильность луча в течение 11 секунд. Этого времени достаточно для того, чтобы излученный лазером свет смог преодолеть расстояние в 3.3 миллиона километров, что приблизительно в десять раз больше расстояния между Землей и Луной.

Новая лазерная система обладает столь высоким качеством, что ее невозможно сравнить с любым другим существующим лазером. И для того, чтобы произвести сравнительные испытания, ученым пришлось изготовить два одинаковых образца лазера и сравнить их друг с другом. А для сравнения качества работы использовалась сложная система зеркал и других оптических компонентов, которая представляла собой высокостабильный оптический резонатор, длиной в 21 сантиметр, настроенный на определенную длину волны света. Помимо этого, были использованы и другие устройства, которые позволили избежать влияния на производимые измерения таких факторов, как колебания атмосферного давления, влажности и температуры.

Проведенные учеными измерения и эксперименты позволили им собрать данные, на основе которых и были вычислены основные параметры новых лазеров. А дальнейшие работы в данном направлении, включающие использование новых материалов для зеркал лазера, технологии снижения температуры в объеме резонатора лазера и т.п., позволят добиться уменьшения ширины полосы спектра лазера до уровня не более 1 мГц.

И в заключение следует заметить, что новые сверхвысококачественные лазеры будут использоваться в новых сверхвысокоточных атомных часах, которые как раз и являются полем деятельности группы JILA, для проведения более измерений явлений, связанных со сверхохлажденными атомами и в других областях, где требуется очень точный отсчет коротких промежутков времени.