Laseri za uski - su ključni u širokom rasponu aplikacija, uključujući preciznu osjetljivost, spektroskopiju i kvantnu nauku. Pored spektralne širine, spektralni oblik je također važan faktor, ovisno o specifičnoj aplikaciji. Na primjer, snaga s obje strane laserske linije može uvesti pogreške u optičku manipulaciju kvantnim bitovima i utjecati na točnost atomskih satova. Što se tiče laserske frekvencijske buke, Fourierove komponente koje se generiraju spontanom emisijom u laserski način u režimu lasera obično prelaze 105 Hz, a ove komponente određuju amplitudu na obje strane linije širine. U kombinaciji sa faktorom Henryja, ovi faktori sa kolektivno definiraju kvantni limit, poznat kao granični granica Schawlowa - (St.) koji uspostavlja dostižu donju granicu efektivne širine za liniju nakon eliminacije tehničke buke poput vibracija šupljine i duljine.
Stoga je minimiziranje kvantne buke kritični aspekt uskog platnog dizajna [{0}} linijske linije. U praksi se poželjna linija linija postiže prilagođavanjem ključnih faktora ST-a: laserska snaga, koristeći visoku faktorske šupljine {- q {- i odabir medija sa niskim indeksom terenskog indeksa - fraktore (niski Henry faktor). Laseri poput titanijum safir lasera, vlaknastih lasera i vanjskih šupljivih poluvodičkih lasera tipični su primjeri lasera koji mogu postići vješt herz - linije na nivou za mnoge od najzahtjevnijih koherentnih laserskih aplikacija. Međutim, dizajniranje lasera koji istovremeno zadovoljavaju linijsku vlast, moć i zahtjeve za promjenom na datoj primjeni ostaje izazovan.
Istraživači na Macquarie univerzitetu testirali su ovu tehnologiju koristeći dijamantske kristale, koji nude odlične toplotne performanse i pružaju stabilno okruženje za testiranje. Ispitali su namjerno kreiranu ulaznu gredu "buke" sa listom širine veće od 10 MHz koristeći dijamantski kristal s promjerom samo nekoliko milimetara unutar šupljine. Njihova tehnika rama Ramana komprimirala je liniju laserskih snopa na 1 kHz, ograničenje njihovog sustava za otkrivanje, postizanje faktora kompresije veće od 10.000 puta.
Slika 1. Sladni ({1}} rezultati mjerenja PSD-a pokazuju značajan sužavanje buke sa komponentama sjemena pumpe i stoke na visokim frekvencijama.
Istraživački tim koristio je princip stimuliranog rama rama da pobudi više - vibracije frekvencije unutar materijala, postižući liniju širine sužavanja hiljadama puta efikasnijih od tradicionalnih metoda. U suštini, ovo predstavlja novu laseru spektralnu tehnologiju pročišćavanja primjenjiva na različite vrste ulaznih lasera, označavajući temeljni proboj u laserskoj tehnologiji.
Ova nova tehnologija obrađuje se pitanjem manjih slučajnih vremenskih varijacija u laganim valovima koji uzrokuju pad čistoće laserske grede i smanjene preciznosti. U idealnom laseru, svi lagani valovi trebaju biti savršeno sinkronizirani - ali u stvarnosti, neki lagani valovi mogu malo voditi ili zaostati iza drugih, uzrokujući fluktuacije u fazi svjetlosti. Ove fazne fluktuacije generiraju "buku" u laserskom spektru - zamagljujući laserovu frekvenciju i smanjuje čistoću boje.
Načelo ramanske tehnologije je pretvoriti ove vremenske nepravilnosti u vibracije unutar dijamantskog kristala, koji se brzo apsorbiraju i rasipaju (unutar nekoliko trilijuna sekunde). Ovo ostaje preostale svjetlosne valove sa glatkijim oscilacijama, što rezultira većom spektralnom čistoćom i značajnim suženjem na laserskom spektru.
Slika 2. (A) Shematski dijagram laserskih sistema, prikazuje ključne komponente. WNG: bijeli generator buke, OC: Izlazni spoj, IC: ulazni spojnik, EOM: Electro - optički modulator, LBO: Litijumski dosadno, λ / 2: Polov - talasni tanjur. (b) TRIKES Frekvencijsko drift s povratnim informacijama (narandžastom) i bez povratnih informacija (plava). Za slučaj povratne informacije, piezoelektrični napon uključuje se kako bi se ukazivalo na naknadu za drift.
Pored izuzetne posljedice za suženjena širina, istraživači su otkrili da njegova ramanska tehnika nudi višestruke prednosti preko tradicionalnih Brillouinskih metoda, uključujući postizanje manjih minimalnih linijskih širina. Ovi ultra - laseri uskim linijama imaju nekoliko rezanja - područja aplikacije ivice:
Kvantna računala: Manipuliranje kvantnih bitova (qubits), temeljne jedinice kvantne informacije, zahtijeva izuzetno precizna laserska kontrola. Trenutni laseri uvodi fazni šum, što dovodi do grešaka u kvantnom računanju. Poboljšana spektralna čistoća poboljšat će pouzdanost kvantnih računara.
Atomski satovi: atomski satovi čine temelj GPS navigacije. Veća spektralna čistoća poboljšat će njihove performanse i mogu voziti nova otkrića u temeljnoj fizici u budućnosti.
Ratekcija gravitacijskog talasa: Gravitacijski detektori valova, koji mjere izuzetno male izobličenja u prostoru, mogu postati osjetljiviji pomoću laserskih greda s užem širine, potencijalno omogućavajući otkrivanje slabijih signala s udaljenih kosmičkih događaja.
