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2012年度激光科技“十大突破”

  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。

  详情关注:美开发出“超辐射”激光器

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