我国科学家实现亚Hz线宽超稳激光
超稳激光技术在高精度测量领域具有广泛应用，包括光学原子钟、引力波探测、高精度导航以及量子信息等领域。光钟系统：超稳激光是光钟系统的关键组成部分，其极高的频率稳定性使得光钟成为目前最精确的计时工具之一。光钟的精度远超传统原子钟，对于基础物理研究、时间同步、导航定位等领域具有重要意义。引力波探测：超稳激光在引力波探测中也发挥着重要作用。引力波是宇宙中最古老的信息载体之一，其探测对于理解宇宙起源、黑洞合并等极端天文现象至关重要。超稳激光的高精度和稳定性有助于提升引力波探测的灵敏度和准确性。基本物理检验：超稳激光还可用于检验基本物理定律的精确性，如广义相对论、量子电动力学等。通过高精度的激光干涉实验，科学家们可以探索物理世界的微观结构和基本规律。
近日，中国科学院国家授时中心张首刚、刘涛研究员带领的课题组，实现了线宽0.9 Hz，频率稳定度优于1.2×10-15/s的698 nm超稳钟激光。
团队采用先进的PDH(Pound-Drever-Hall)激光稳频技术，将外部腔体二极管激光器(ECDL)锁定在一个长度为10 cm的全ULE(超低膨胀玻璃)超稳光学参考腔上。通过精心设计和优化，团队成功抑制了温度扰动、振动、剩余幅度调制(RAM)以及光纤相位噪声等多种技术噪声，最终实现了线宽小于0.9 Hz的超稳激光输出。尤为值得一提的是，在去除约60 mHz/s的线性漂移后，拍频信号的频率不稳定度在1秒积分时间时达到了1.2×10^-15，这一结果已经非常接近光学参考腔的热噪声极限。这表明我国科学家在超稳激光技术方面的研究成果已经达到了国际先进水平。
此次研究成果的发表，不仅展示了我国科学家在超稳激光技术领域的创新能力，也为我国在该领域的未来发展奠定了坚实的基础。未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，超稳激光技术有望在更多领域发挥重要作用，推动科学技术的快速发展。
相关研究成果以Thermal-noise-limited ultra-stable laser operated at 698 nm为题于近日发表在Physica Scripta上。
资料来源：中国科学报
