據物理學家組織網近日報道，美國天體(ti) 物理聯合實驗室（JILA）的物理學家展示了一種新型的“超輻射”激光器設計，或可比現今最好的可見激光穩定100倍至1000倍。

超輻射激光光譜

       這種類型的激光能提升最先進的原子鍾的性能，並有助於(yu) 促進通信和導航等相關(guan) 技術的改進。相關(guan) 研究報告發表在近日出版的《自然》雜誌上。JILA由美國國家標準與(yu) 技術研究所(NIST)和科羅拉多大學共同創建。研究人員表示，新激光器基於(yu) 強大的名為(wei) “相位陣列”的工程技術，源自大量相同天線的電磁波可同步發揮作用，以構建具有有益特性的組合波。“超輻射”激光器原型將100萬(wan) 銣原子囚禁在兩(liang) 麵反射鏡之間的2厘米的空間內(nei) ，原子將與(yu) 其內(nei) 部的振動同步“起舞”，從(cong) 而放射出微弱的深紅色激光光束。普通激光依賴於(yu) 數百萬(wan) 光子在兩(liang) 麵反射鏡間來回彈跳飛射，在激光材料內(nei) 擊打原子，生成自身的副本，構建出強光；隨後，光子和同步波將從(cong) 反射鏡腔中泄出並形成激光束。但這不會(hui) 發生在新的JILA激光器上，因為(wei) 光子不會(hui) 在周圍過長逗留。在振蕩的電場的作用下，原子會(hui) 不斷激發，並放射出同步的光子，在反射鏡間徘徊。幾乎所有光子都會(hui) 在被鏡麵幹擾和破壞同步化的原子之前逃脫，因此可避免在一般激光器中發生的激光頻率變動現象。

        在實驗中，科學家首先會(hui) 囚禁位於(yu) 鏡麵之間激光中的原子，隨後使用其他低功率的激光調整比率，使原子在兩(liang) 個(ge) 能量級之間往返。每當降至較低的能量級時，原子將放射出光子。一般情況下，原子每秒僅(jin) 會(hui) 放射一個(ge) 光子，但它們(men) 的關(guan) 聯行為(wei) 能使比率提升1萬(wan) 倍，生成光的“超輻射”。這種“受激發射”也切合了激光的定義(yi) 。測量結果顯示，激光束頻率對於(yu) 反射鏡運動的敏感性可比普通的光學激光低一萬(wan) 分之一，這說明新方式或可將NIST目前最佳的激光器的性能提高1000倍，其也有望走出實驗室，得到實際應用。盡管這種“超輻射”激光的亮度十分黯淡，但它卓越的穩定性可使其成為(wei) “反饋係統”中的一部分，“鎖住”正常的激光輸出。這種激光可被用於(yu) 最先進的原子鍾中，誘發超精確時鍾所需的原子振蕩，有效提升時鍾的準確性。研究人員表示，未來還將使用鍶等不同類型的原子進行實驗，以更好地配合高級原子鍾的建造。同樣，這種改進還會(hui) 延伸至全球定位係統、光學通信、大地測量和天文學等相關(guan) 的技術之中。