Физики создали рекордно точный и стабильный лазер
6 минут
Редакция

Физики создали рекордно точный и стабильный лазер

Исследователи из США и Германии разработали ультрастабильный лазер с чрезвычайно малой шириной спектральной линии.

untitled-8

Помимо промышленных приложений, развитие лазерных технологий важно для фундаментальной науки. В отличие от обычных источников света, лазеры должны испускать монохроматическое и когерентное (с постоянной разницей фаз) излучение с точной частотой. Последнее условие определяет достоверность физических измерений. В частности, фемтосекундные лазеры используются в атомных часах: их спектр расширяют до оптических гребенок, частота которых сравнивается с показателем перехода атома цезия (поворота спина наиболее удаленного электрона относительно спина ядра). Ширина таких лазеров измеряется миллигерцами, у видимого излучения она достигает сотен терагерц.

 

Самые передовые из доступных лазеров могут иметь ширину спектральной линии до нескольких килогерц. Тем не менее, для некоторых экспериментов этого недостаточно. В новой работе специалисты из Физико-технического федерального института и других научных учреждений представили лазерную установку с рекордно малой шириной спектра и высокой когерентностью. Основу генератора составляет резонатор Фабри — Перо, состоящий из монокристаллического кремния (выполнял функцию зеркала). Выбор материала был обусловлен возможностью снизить тепловой шум без потери точности. С этой целью система также охлаждалась до 124 кельвинов (-149 градусов Цельсия).

 

Кроме того, поскольку длину волны излучения определяло расстояние между отражающими поверхностями резонатора, ученые стремились изолировать установку от всех типов помех, включая вибрации и звук. Лазер был рассчитан на испускание света с длиной волны 1542 нанометра (инфракрасное излучение). По словам авторов, описанная конструкция позволяла добиться ультрастабильной пространственной когерентности: электрические поля в пучке колебались с шагом менее нескольких десятков аттометров (1×10-9 нанометра) — диаметр атома водорода превышает этот показатель в десять миллионов раз. При этом ширина спектра составила всего восемь миллигерц, или 4×10-17 несущей частоты лазера.

 

Стабильность излучения представленной системы настолько высока, что генерируемый ей свет может преодолеть практически десятикратное расстояние между Луной и Землей прежде, чем рассинхронизирется. Время когерентности установки они оценили в 11–55 секунд. Подчеркивается, что оптимизация сконструированного лазера едва ли позволит значительно увеличить показатель, поскольку последний приближается к фундаментальному пределу. В качесте альтернативы исследователи рассматривают дополнительное снижение теплового шума. Сделать это возможно, в частности, с помощью покрытия из арсенида алюминия-галлия и охлаждения до четырех кельвинов (-269 градусов Цельсия).

 

Подробности работы представлены в журнале Physical Review Letters и на сервере препринтов arXiv.org.

 

Недавно международная группа физиков также поставила рекорд лазерного усиления. Разработанная установка способна увеличивать энергию импульсов в сто миллионов раз.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
4 часа назад
47 минут
Александр Березин

Новые данные показывают: численность бобров в России и Евразии резко недооценивалась. Их здесь миллион, а вскоре будет во много раз больше. Тогда бобры полностью изменят наш ландшафт — причем в лучшую сторону. Как ни странно, эти существа способны заселить не только леса, но и тундру, степь и даже морские берега. По пути они полностью изменяют экосистему — а также шансы на выживание в ней людей. Начнись процесс бобриной реконкисты чуть раньше — и тысячи москвичей были бы спасены. Попробуем разобраться почему.

5 часов назад
30 минут
Илья Ведмеденко

Многие слышали словосочетание «солдат будущего», однако не все понимают, о чем именно идет речь. Сегодня мы рассмотрим этот термин на примере экипировки для военнослужащих российской армии, известный как «Ратник», а также поговорим о перспективном комплекте, получившем ранее обозначение «Сотник».

Позавчера, 10:58
21 минута
Ольга Иванова

Европейцы считают запах духов «Шанель» приятным, а папуасы Новой Гвинеи терпеть его не могут, зато обожают аромат свиного жира. Почему разные культуры оценивают запах по-своему, какую роль в нашей жизни играют ароматы, как мы выбираем партнера, опираясь на собственный нюх, и почему супружеским парам не стоит спать под одним одеялом? Об этом – в нашем материале.

19 мая
6 минут
София Жаботинская

Новый препарат, который, по мнению его создателей, может помочь остановить пандемию раньше и эффективнее, чем вакцинация, подошел к стадии клинических испытаний.

Позавчера, 10:58
21 минута
Ольга Иванова

Европейцы считают запах духов «Шанель» приятным, а папуасы Новой Гвинеи терпеть его не могут, зато обожают аромат свиного жира. Почему разные культуры оценивают запах по-своему, какую роль в нашей жизни играют ароматы, как мы выбираем партнера, опираясь на собственный нюх, и почему супружеским парам не стоит спать под одним одеялом? Об этом – в нашем материале.

Позавчера, 16:14
2 минуты
Илья Ведмеденко

Десантный транспорт-док типа San Antonio испытал установленную на его борту мощную лазерную установку Laser Weapon System Demonstrator (LWSD) Mk 2 Mod 0: в ходе тестов был успешно уничтожен беспилотник.

25 апреля
29 минут
Редакция

Если сегодня вам, допустим, 30 лет, то за вашу жизнь население планеты уже дважды «добавляло» очередной миллиард. Когда вам было десять лет в 1999 году, население планеты достигло шести миллиардов. В 2011 году, когда вам исполнилось 22 года, была преодолена планка в семь миллиардов человек. Сегодня нас 7,7 миллиарда. Что же будет, когда пройдет еще 30 лет? По оценкам ООН, уже через пять лет, если динамика роста численности населения не претерпит разительных изменений, на планете появится восьмимиллиардный житель. А дальше что? Перенаселение, нехватка воды и пищи, не говоря уже о прочих ресурсах, и волны беженцев? Или все, на самом деле, не так страшно?

14 мая
6 минут
София Жаботинская

Две-три чашки кофе в день обеспечивают уменьшение как подкожного, так и висцерального жира у женщин — по сравнению с теми, кто пьет кофе реже или не пьет совсем.

18 мая
47 минут
Александр Березин

«Новая газета» обратила внимание, что в статистике столицы — эпицентра коронавирусной эпидемии в России — в апреле 2020 года виден аномальный всплеск смертей. Он в разы превышает официальные цифры гибели людей от Covid-19. Власти опять скрывают? Naked Science внимательно присмотрелся к ситуации и обнаружил, что дело совсем в другом факторе, никак не связанном с новой болезнью. Рассказываем, о чем речь.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: