Kvanttitarkkuusmittaus on menetelmä, joka hyödyntää valo-atomi-vuorovaikutuksen kvanttiefektejä ja tekniikoita standardin kvanttirajan ylittämiseksi saavuttaakseen klassiset mittausvälineet kattavasti ylittävän mittaustarkkuuden, herkkyyden ja stabiilisuuden. Avain tähän häiritsevään tekniikkaan on kapea viivaleveys laser, joka toteuttaa hienoja atomien energiatason hyppyjä ja kvanttitilan havaitsemisen. Lisäksi lasereiden korkeat polarisaatio-ominaisuudet ovat myös ratkaiseva tekijä lasertaajuuden stabilointijärjestelmien ja kvanttihäiriöjärjestelmien suorituskyvyn parantamisessa sekä mittausten tarkkuuden ja resoluution rajoittamisessa. Siksi kapeat viivanleveydet puolijohdelaserit, joissa on sekä kapea viivanleveys että viivapolarisaatio, ovat herättäneet paljon huomiota kvanttitarkkuusmittausten alalla, joista tyypillinen edustaja on 852 nm:n kapea viivaleveys laser Cs-atomien Rydberg-tilojen valmistukseen.
Kiinan tiedeakatemian Changchunin optisten tarkkuuskoneiden ja fysiikan instituutin suuritehoinen puolijohdelaser-tutkimusryhmä akateemikko Wang Lijunin ja tutkija Ning Yongqiangin johdolla on tutkinut edistyneitä kapealinjaisia puolijohdelasereita ja avainteknologioita viime aikoina. vuotta. Äskettäin ryhmän apulaistutkija Chao Chen raportoi 852 nm:n kapeasta viivanleveydestä, lineaarisesti polarisoidusta puolijohdelaserista, joka perustuu ulkoiseen optiseen takaisinkytkentärakenteeseen. Ottamalla käyttöön femtosekunnin laser-indusoitu kahtaistaittava Bragg-hilasuodatin ja integroimalla se korkean polarisaatiokorrelaation puolijohdevahvistussiruhybridiin, laserrakenne saavuttaa korkean viivapolarisoidun, kapealinjaisen laserlähdön, jonka polarisaation ekstinktiosuhde on yli 30 dB ja linjan leveys on niinkin alhainen kuin 2,58 kHz käyttämällä polarisaatiomoodiselektiivistä takaisinkytkentää ja injektio-lukitustekniikoita. Laseria voidaan käyttää potentiaalisena atomisesti pumpattavana valonlähteenä kvanttitarkkuusmittausjärjestelmissä, ja aiempien säteilynkestävissä, kapealinjaisissa lasereissa tehtyjen tutkimusten perusteella sitä on lupaava käyttää myös kylmäatomikvanttikokeellisissa järjestelmissä avaruusympäristöissä, sekä laivalla että sen ulkopuolella.
Tutkimustulos on nimeltään "Lineaarinen polarisaatio ja kapealinjainen ulkoisen ontelon puolijohdelaseri, joka perustuu kahtaistaittavaan Bragg-hilan optiseen takaisinkytkentään", julkaistu Optics and Laser Technology -lehdessä (DOI: https: //doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110211). ). 110211).
Aikaisemmin tutkimusryhmä raportoi säteilyä kestävistä kapeaviivanleveisistä ulkoisen ontelon puolijohdelasereista (DOI: doi.org/10.1016/jjoptlastec.2023.110211) ja korkean polarisaatiosuhteen kapeasta viivanleveydestä integroiduista hybridilasereista (DOI: https: //doi). org/10.1016/j.optlastec.2023.110211) vastauksena avaruuslaserviestinnän ja koherentin laserilmaisun tarpeisiin. laser (tulokset julkaistu Optics Expressissä, DOI: doi.org/10.1364/OE.431341).
Kuva (a) Laserin viritysspektriominaisuudet, (b) Polarisaatio-ekstinktiosuhde injektiovirralla (sisäke näyttää laserin tehon mitattuna eri aaltolevyn pyörimiskulmilla), (c) Taajuustehospektri ja sen viiveen sovituskäyrä laserin viivanleveyden itsenäinen ulkoinen eromittaus ja (d) Lorentzian viivanleveyden numeerinen simulointi ja testitulokset.
Yllä olevien julkaisujen ensimmäiset kirjoittajat ovat Ph.D. opiskelijat Gazi Chen ja Xichen Luo, vastaavasti, ja vastaava kirjoittaja on apulaistutkija Chao Chen. Tutkimustyötä ovat rahoittaneet Kiinan kansallisen luonnontieteiden säätiön hanke, Jilinin tieteen ja teknologian kehittämissuunnitelman rahoittama hanke sekä Changchunin tieteen ja teknologian kehittämissuunnitelmaprojekti, ja kapealinjaisten puolijohdelaserien tärkeimmille teknologisille läpimurroille on myönnetty kolme kansallista keksintöpatenttia. .
