2012年度激光科技“十大突破”

2012-11-27 09:34

　　10、美开发出“超辐射”激光器

　　据物理学家组织网近日报道，美国天体物理联合实验室（JILA）的物理学家展示了一种新型的“超辐射”激光器设计，或可比现今最好的可见激光稳定100倍至1000倍。这种类型的激光能提升最先进的原子钟的性能，并有助于促进通信和导航等相关技术的改进。相关研究报告发表在近日出版的《自然》杂志上。

　　JILA由美国国家标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多大学共同创建。研究人员表示，新激光器基于强大的名为“相位阵列”的工程技术，源自大量相同天线的电磁波可同步发挥作用，以构建具有有益特性的组合波。“超辐射”激光器原型将100万铷原子囚禁在两面反射镜之间的2厘米的空间内，原子将与其内部的振动同步“起舞”，从而放射出微弱的深红色激光光束。

　　普通激光依赖于数百万光子在两面反射镜间来回弹跳飞射，在激光材料内击打原子，生成自身的副本，构建出强光；随后，光子和同步波将从反射镜腔中泄出并形成激光束。但这不会发生在新的JILA激光器上，因为光子不会在周围过长逗留。在振荡的电场的作用下，原子会不断激发，并放射出同步的光子，在反射镜间徘徊。几乎所有光子都会在被镜面干扰和破坏同步化的原子之前逃脱，因此可避免在一般激光器中发生的激光频率变动现象。

　　在实验中，科学家首先会囚禁位于镜面之间激光中的原子，随后使用其他低功率的激光调整比率，使原子在两个能量级之间往返。每当降至较低的能量级时，原子将放射出光子。一般情况下，原子每秒仅会放射一个光子，但它们的关联行为能使比率提升1万倍，生成光的“超辐射”。这种“受激发射”也切合了激光的定义。

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