美國天體(ti) 物理聯合實驗室(JILA)的物理學家采用定向天線概念並用於(yu) 量子領域,發明出了這台超輻射光學泵浦的深紅發光激光器。激光器光束輸出波長的穩定性比傳(chuan) 統最優(you) 質的可見光波段激光器高100~1000倍,而這種波長可以應用在通信、航海、原子鍾和基於(yu) 太空引力波探測的多個(ge) 領域。JILA是NIST和科羅拉多大學博爾德分校的聯合研究院。
在超輻射領域,增益介質裸露的原子線寬比腔的線寬要小得多。JILA研製的激光器包括一百萬(wan) 個(ge) 銣原子偶極子。在激光器運行時,激光腔內(nei) 平均隻有兩(liang) 個(ge) 光子,這兩(liang) 個(ge) 光子把原子偶極子從(cong) 周圍環境(包括腔鏡振蕩)中隔離出來,導致新型激光器的線寬比傳(chuan) 統激光器量子極限下的線寬還縮短了至少10000多倍,而傳(chuan) 統激光器的腔線寬僅(jin) 僅(jin) 比裸露原子線寬短一點而已。
在腔內(nei) ,每次隻需要0.2個(ge) 光子就足以維持電場振蕩,和偶極子保持同步性;幾乎全部的光子在被腔鏡捕獲或者被同步原子幹擾之前,就已經逃逸,因而可以避免在傳(chuan) 統激光器中激光頻率漂移的情況發生。
根據JILA/ NIST的物理學家詹姆斯.湯普森的說法,盡管通常銣原子每秒發出一個(ge) 光子,但是銣原子的一些附帶變化使得光子速率提高1000倍,具有超輻射性。這種“受激發射”符合產(chan) 生激光的條件(即光的受激輻射放大)。
盡管發出的光有些暗 (比激光棒要暗100萬(wan) 倍),但從(cong) 超輻射激光器中射出的光能夠鎖定另一台普通激光的功率輸出,將其穩定性轉移到其他的激光器。而那股明亮的激光很可能比現今最穩定的激光光束還要穩定100~1000倍,這種光可以應用於(yu) 最先進的原子鍾。
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