Neue Forschung zu Lasern mit schmaler Linienbreite

Neue Forschung zuSchmallinienlaser

Laser mit schmaler Linienbreite sind in einer Vielzahl von Anwendungen, wie z. B. Präzisionssensorik, Spektroskopie und Quantenwissenschaft, von entscheidender Bedeutung. Neben der spektralen Breite ist auch die spektrale Form ein wichtiger Faktor, der vom jeweiligen Anwendungsszenario abhängt. Beispielsweise kann die Leistung beidseitig der Laserlinie Fehler bei der optischen Manipulation von Qubits verursachen und die Genauigkeit von Atomuhren beeinträchtigen. Bezüglich des Laserfrequenzrauschens sind die Fourier-Komponenten, die durch spontane Strahlung beim Eintritt in den Laserstrahl entstehen, von entscheidender Bedeutung.LaserDie Modenfrequenzen liegen üblicherweise über 10⁵ Hz, und diese Komponenten bestimmen die Amplituden beidseits der Linie. Durch die Kombination des Henry-Verstärkungsfaktors und weiterer Faktoren wird die Quantengrenze, die sogenannte Schawlow-Townes-Grenze (ST-Grenze), definiert. Nach Eliminierung technischer Störungen wie Resonatorschwingungen und Längendrift bestimmt diese Grenze die untere Grenze der erreichbaren effektiven Linienbreite. Daher ist die Minimierung des Quantenrauschens ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung vonLaser mit schmaler Linienbreite.

Forscher haben kürzlich eine neue Technologie entwickelt, die die Linienbreite von Laserstrahlen um mehr als das Zehntausendfache reduzieren kann. Diese Forschung könnte die Bereiche Quantencomputing, Atomuhren und Gravitationswellendetektion grundlegend verändern. Das Forschungsteam nutzte das Prinzip der stimulierten Raman-Streuung, um Lasern die Anregung höherfrequenter Schwingungen im Material zu ermöglichen. Der Effekt der Linienverengung ist tausendfach höher als bei herkömmlichen Methoden. Im Wesentlichen entspricht dies der Entwicklung einer neuen Technologie zur Laserspektralreinigung, die auf eine Vielzahl unterschiedlicher Eingangslaser anwendbar ist. Dies stellt einen fundamentalen Durchbruch auf dem Gebiet der Laserspektroskopie dar.Lasertechnologie.

Diese neue Technologie löst das Problem minimaler, zufälliger Änderungen der Lichtwellenlaufzeit, die die Reinheit und Genauigkeit von Laserstrahlen beeinträchtigen. In einem idealen Laser sollten alle Lichtwellen perfekt synchronisiert sein – in der Realität sind jedoch einige Lichtwellen leicht vor- oder nacheilt, was zu Phasenschwankungen führt. Diese Phasenschwankungen erzeugen „Rauschen“ im Laserspektrum – sie verwischen die Frequenz des Lasers und reduzieren seine Farbreinheit. Das Prinzip der Raman-Technologie besteht darin, diese zeitlichen Unregelmäßigkeiten in Schwingungen innerhalb des Diamantkristalls umzuwandeln. Diese Schwingungen werden innerhalb weniger Billionstel Sekunden schnell absorbiert und gedämpft. Dadurch schwingen die verbleibenden Lichtwellen gleichmäßiger, was zu einer höheren spektralen Reinheit und einer deutlichen Verschmälerung des Spektrums führt.Laserspektrum.