Хоча у фантастиці лазери давно і міцно зайняли місце зброї, в реальності це не так. У нашому світі їх застосовують здебільшого в промисловості і фундаментальній науці. При цьому важливо, що лазери повинні випускати монохроматичне і когерентне (з постійною різницею фаз) випромінювання з точною частотою. Остання умова визначає достовірність фізичних вимірювань. Зокрема, фемтосекундні лазери використовуються в атомних годинниках.

Цікаво, що такі лазери мають спектр, розширений до оптичних гребінок, частота яких порівнюється з показником переходу атома цезію. Їх ширина вимірюється в мГц, у видимого ж випромінювання вона досягає сотень ТГц.

Найкращі з доступних лазерів можуть мати ширину спектральної лінії до декількох КГц. Тим не менш, для деяких експериментів цього недостатньо. У новій роботі фахівці з Фізико-технічного федерального інституту (Німеччина) та інших наукових установ представили лазерну установку з рекордно малою шириною спектра і високою когерентністю. Основу генератора становить резонатор Фабрі — Перо, що складається з монокристалічного кремнію. Вибір матеріалу був обумовлений можливістю знизити тепловий шум без втрати точності. Для цього систему охолоджували до 124 Кельвінів (-149 градусів Цельсія).

Крім цього, вчені прагнули ізолювати установку від всіх типів перешкод, включаючи вібрації і звук, оскільки довжину хвилі випромінювання визначала відстань між поверхнями резонатора. Лазер був розрахований на випущення світла з довжиною хвилі 1542 нм (інфрачервоне випромінювання). За словами авторів, описана конструкція дозволяла домогтися ультрастабильної просторової когерентності: електричні поля в пучку коливалися з кроком менше кількох десятків аттометрів (1×10-9 нанометри) — діаметр атома водню перевищує цей показник в 10 мільйонів разів. При цьому ширина спектру склала всього вісім міллігерц, або 4×10-17 частоти-носія лазера.

Стабільність випромінювання представленої системи настільки висока, що генероване нею світло може подолати майже десятикратну відстань між Місяцем і Землею перш, ніж розсинхронізується. Час когерентності установки вони оцінили в 11-55 секунд. Підкреслюється, що оптимізація сконструйованого лазера навряд дозволить значно збільшити показник, оскільки останній наближається до фундаментальної межі. У якості альтернативи дослідники розглядають додаткове зниження теплового шуму. Зробити це можливо, зокрема, за допомогою покриття з арсеніду алюмінію-галію і охолодження до температури в 4 Кельвіна (-269 градусів Цельсія).

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter .