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长期以来,人们一直在寻求着最精确的时间度量。随着原子频率标准技术的发展,冷原子喷泉钟和光频标成为了新一代时间频率标准的研究热点。
窄线宽高稳定的激光器是新一代光频标和原子精密谱研究中的一项非常关键的技术。激光器输出激光谱线的宽窄和稳定度的好坏直接决定了原子精密谱的分辨率以及光频标精确度和稳定度指标。激光稳频技术已成为光频标研制过程中的瓶颈技术。
国际上,目前美国天体物理实验室联合研究所(JILA)、英国国家物理实验室(NPL)、德国联邦物理技术研究院(PTB)等单位都通过将染料激光器或者固体激光器的输出频率锁定到超高细度的法布里-泊罗腔上,得到了线宽为赫兹或者亚赫兹量级的激光。
我国研究窄线宽激光器的历史比较短,但也已取得了一定的发展。2007年5月19日,由国家重大基础研究项目(973)“原子频标物理与技术基础”和国家自然科学基金重大项目“新一代光学频标物理及技术的基础研究”在武汉物理与数学研究所共同主办召开了“光频标关键技术---窄线宽激光”专题学术研讨会,来自华东师范大学、中科院物理研究所、中国计量科学研究院、北京大学、中科院上海光机所、华中科技大学和中科院武汉物理与数学研究所的专家学者参加了会议,并分别介绍了各自在该领域的研究进展。其中北京大学利用Pound-Drever-Hall稳频方法将商用半导体激光器锁定到法布里-泊罗腔,得到了线宽为6 千赫兹的657纳米钟跃迁探测激光;武汉物理与数学研究所已经成功将钛宝石激光器输出的729纳米激光耦合到细度为350,000的超稳腔中,为下一步得到10赫兹甚至更窄线宽的激光器做好了准备。特别是马龙生教授关于“光学频率的精密控制,传递和传输”的报告总结了几十年来光频测控的发展,指出精密谱的基础工作是应长期坚持的,年轻人应有献身精神。
与会专家围绕稳频方案的选取、电路和光学谐振腔的相关问题(例如腔的稳定、减震等具体的技术问题)以及新的稳频方法的研究展开了热烈而深入的研讨。大家认为,窄线宽高稳定激光器的研制应该集合全国的力量,经常性地开展学术交流,相互协调。同时也要加强与国际同行的合作。争取在国内早一日取得突破。(物数所 管桦、蔡怡春)
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