Nuova ricerca sulaser a larghezza di linea stretta
I laser a larghezza di linea stretta sono cruciali in un'ampia gamma di applicazioni, come la rilevazione di precisione, la spettroscopia e la scienza quantistica. Oltre alla larghezza spettrale, anche la forma spettrale è un fattore importante, che dipende dallo scenario applicativo. Ad esempio, la potenza su entrambi i lati della linea laser potrebbe introdurre errori nella manipolazione ottica dei qubit e influire sulla precisione degli orologi atomici. In termini di rumore di frequenza laser, le componenti di Fourier generate dalla radiazione spontanea che entra nellaserLe frequenze di ingresso sono solitamente superiori a 105 Hz e queste componenti determinano le ampiezze su entrambi i lati della linea. Combinando il fattore di potenziamento di Henry e altri fattori, viene definito il limite quantistico, ovvero il limite di Schawlow-Townes (ST). Dopo aver eliminato i rumori tecnici come la vibrazione della cavità e la deriva della lunghezza, questo limite determina il limite inferiore della larghezza di linea effettiva ottenibile. Pertanto, ridurre al minimo il rumore quantistico è un passaggio fondamentale nella progettazione dilaser a larghezza di linea stretta.
Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnologia in grado di ridurre la larghezza di linea dei fasci laser di oltre diecimila volte. Questa ricerca potrebbe rivoluzionare completamente i campi dell'informatica quantistica, degli orologi atomici e della rilevazione delle onde gravitazionali. Il team di ricerca ha utilizzato il principio dello scattering Raman stimolato per consentire ai laser di eccitare vibrazioni ad alta frequenza all'interno del materiale. L'effetto di restringimento della larghezza di linea è migliaia di volte superiore a quello dei metodi tradizionali. In sostanza, equivale a proporre una nuova tecnologia di purificazione spettrale laser applicabile a una varietà di diversi tipi di laser in ingresso. Ciò rappresenta una svolta fondamentale nel campo dellatecnologia laser.
Questa nuova tecnologia ha risolto il problema delle minuscole variazioni casuali nella temporizzazione delle onde luminose che causano il declino della purezza e della precisione dei fasci laser. In un laser ideale, tutte le onde luminose dovrebbero essere perfettamente sincronizzate, ma in realtà alcune onde luminose sono leggermente in anticipo o in ritardo rispetto ad altre, causando fluttuazioni nella fase della luce. Queste fluttuazioni di fase generano "rumore" nello spettro laser: ne sfocano la frequenza e ne riducono la purezza del colore. Il principio della tecnologia Raman è che, convertendo queste irregolarità temporali in vibrazioni all'interno del cristallo di diamante, queste vibrazioni vengono rapidamente assorbite e dissipate (entro pochi trilionesimi di secondo). Ciò fa sì che le onde luminose rimanenti abbiano oscillazioni più fluide, ottenendo così una maggiore purezza spettrale e generando un significativo effetto di restringimento sullo spettro.spettro laser.
Data di pubblicazione: 04-08-2025