中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，澳大利亞麥考瑞大學(xué)MQ光子學(xué)研究中心的研究團(tuán)隊(duì)在激光技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，開發(fā)出一種基于金剛石拉曼散射的新型線寬壓縮技術(shù)，能將激光的線寬壓縮到原來的萬(wàn)分之一左右，即從10MHz壓縮至1kHz。這一突破性成果有望在量子計(jì)算、原子鐘以及引力波探測(cè)等領(lǐng)域帶來變革。相關(guān)研究發(fā)表在《APL光子學(xué)》雜志上。

激光線寬指的是激光光束維持特定頻率和純凈色彩的精確程度，線寬是決定激光“精度”的關(guān)鍵參數(shù)之一，線寬越窄，激光的頻率越穩(wěn)定、顏色越純凈。目前，常用的一種線寬壓縮設(shè)備是布里淵激光器，通過聲波與光的相互作用實(shí)現(xiàn)壓縮，但效果有限，一般只能壓縮至原來的十分之一至百分之一，難以滿足一些對(duì)激光精度要求極高的領(lǐng)域需求。

麥考瑞大學(xué)的研究人員，利用金剛石晶體和“拉曼效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)了激光線寬的顯著壓縮，其效果相較于傳統(tǒng)方法提高了數(shù)千倍。拉曼效應(yīng)，簡(jiǎn)單來說，就是激光光子激發(fā)材料內(nèi)部的高頻振動(dòng)，并在與這些振動(dòng)相互作用后發(fā)生散射。這一過程就像一個(gè)神奇的“光譜濾波器”，能夠把原本不穩(wěn)定的激光凈化成更加干凈、穩(wěn)定的激光，從而有效壓縮激光線寬。

研究團(tuán)隊(duì)在一塊僅有幾毫米大小的金剛石晶體中構(gòu)建了精密的光學(xué)腔體，隨后引入一束線寬超過10MHz的“噪聲型”激光，當(dāng)這束激光進(jìn)入金剛石晶體的光學(xué)腔體后，與晶體內(nèi)部的高頻振動(dòng)發(fā)生拉曼散射相互作用。經(jīng)過這一獨(dú)特的處理過程，輸出激光的線寬被成功壓縮至1kHz，達(dá)到了現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備的極限水平。

與傳統(tǒng)布里淵激光器方法相比，基于拉曼效應(yīng)的激光線寬壓縮技術(shù)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。不僅壓縮能力更強(qiáng)，能夠?qū)⒓す饩�寬壓縮到更窄的程度，而且具有更小的線寬潛力，這意味著未來有望進(jìn)一步突破現(xiàn)有極限，獲得更加純凈穩(wěn)定的激光。

該技術(shù)適用范圍廣泛，能夠?yàn)楸姸鄬?duì)激光精度有苛刻要求的領(lǐng)域提供有力支持。潛力應(yīng)用領(lǐng)域包括：（1）量子計(jì)算：需要超高穩(wěn)定性的激光操控量子比特；（2）原子鐘：激光線寬越窄，時(shí)間測(cè)量精度越高；（3）引力波探測(cè)：如LIGO等干涉儀，對(duì)激光相干性的要求極高，甚至要求頻率漂移在1Hz以下；（4）高分辨率光譜學(xué)：可用于精準(zhǔn)探測(cè)分子和原子能級(jí)變化，輔助化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的深層研究。

參考來源：科技日?qǐng)?bào)、編輯網(wǎng)、光學(xué)工程、APL Photonics

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/石語(yǔ)）

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