Квантово-прецизійне вимірювання — це метод, який використовує квантові ефекти та техніку взаємодії світла з атомами, щоб подолати стандартну квантову межу, щоб досягти точності вимірювання, чутливості та стабільності, які значно перевершують класичні засоби вимірювання. Ключем до цієї революційної технології є лазер з вузькою шириною лінії, який реалізує тонкі стрибки рівня енергії атомів і детектування квантового стану. Крім того, високі поляризаційні характеристики лазерів також є вирішальним фактором у покращенні продуктивності лазерних систем стабілізації частоти та систем квантової інтерференції, а також у обмеженні точності та роздільної здатності вимірювань. Таким чином, вузьколінійні напівпровідникові лазери як з вузькою шириною лінії, так і з поляризацією лінії привернули велику увагу в області вимірювань квантової точності, серед яких 852 нм вузьколінійний лазер для підготовки рідбергівських станів атомів Cs є типовим представником.
Дослідницька група високопотужних напівпровідникових лазерів Чанчуньського інституту прецизійної оптичної техніки та фізики Академії наук Китаю під керівництвом академіка Ван Ліцзюня та дослідника Нін Юнцяна нещодавно провела дослідження передових напівпровідникових лазерів із вузькою шириною лінії та ключових технологій. років. Нещодавно асоційований науковий співробітник Чао Чен з команди повідомив про лінійно поляризований напівпровідниковий лазер із вузькою шириною лінії 852 нм на основі зовнішньої оптичної структури зворотного зв’язку. Впроваджуючи фемтосекундний лазерно-індукований подвійний променезаломлюючий ґратковий фільтр Брегга та інтегруючи його з високополяризаційно-кореляційним напівпровідниковим гібридом підсилення мікросхеми, лазерна структура досягає високополяризованого лазерного випромінювання з вузькою шириною лінії з коефіцієнтом поляризаційного згасання понад 30 дБ. і ширина лінії всього 2,58 кГц за рахунок використання селективного зворотного зв'язку поляризаційного режиму та методів інжекційного блокування. Лазер можна використовувати як потенційне джерело світла з атомною накачкою для систем вимірювання квантової точності, і, ґрунтуючись на попередніх дослідженнях радіаційно-стійких лазерів з вузькою шириною лінії, він також перспективний для використання в квантових експериментальних системах холодного атома в космічному середовищі, як на борту, так і поза бортом.
Результат дослідження називається «Лінійна поляризація та напівпровідниковий лазер з вузькою шириною лінії зовнішнього резонатора на основі оптичного зворотного зв’язку з подвійним променезаломленням решітки Брегга», опублікований у Optics and Laser Technology (DOI: https: //doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110211). ). 110211).
Раніше дослідницька група повідомляла про радіаційно-стійкі вузьколінійні напівпровідникові лазери із зовнішнім резонатором (DOI: doi.org/10.1016/jjoptlastec.2023.110211) і вузьколінійні гібридні інтегровані лазери з високим коефіцієнтом ослаблення поляризації (DOI: https: //doi. org/10.1016/j.optlastec.2023.110211), відповідно, у відповідь на потреби космічного лазерного зв’язку та когерентного лазерного виявлення. лазер (результати опубліковані в Optics Express, DOI: doi.org/10.1364/OE.431341).
Рис. (a) Спектральні характеристики збудження лазера, (b) Коефіцієнт поляризаційної екстинкції з інжекційним струмом (вставка показує потужність лазера, виміряну різними кутами обертання хвильової пластини), (c) Спектр потужності частоти биття та його підгоночна крива затримки самозовнішнє вимірювання різниці ширини лінії лазера та (d) Чисельне моделювання та результати тестування ширини лінії Лоренца.
Перші автори вищезазначених праць – к.т.н. студенти Газі Чен і Січен Луо відповідно, а відповідний автор – доцент Чао Чен. Дослідницька робота фінансується проектом Національного фонду природничих наук Китаю, проектом, що фінансується Цзіліньським планом розвитку науки і технологій, і проектом Плану розвитку науки і технологій Чанчунь, і ключові технологічні прориви напівпровідникових лазерів із вузькою шириною лінії отримали дозвіл на три національні патенти на винахід. .
