Заморозили кремний до -256°C и победили дрожь лазера. Космические корабли больше не собьются с курса из-за шумной оптики
NewsMakerТепловой шум больше не сбивает атомные часы.
Лазеры давно стали основой для точной науки и приборов. Они нужны оптическим атомным часам , измерениям в интерферометрах и многим экспериментам в атомной, молекулярной и оптической физике. В этих задачах важнее всего не мощность луча, а стабильность: насколько ровно лазер держит частоту и фазу и насколько слабо он реагирует на малейшие изменения температуры и окружающей среды.
Самый распространённый способ стабилизации устроен просто. Два зеркала ставят друг напротив друга, получается оптический резонатор Фабри–Перо. Свет внутри многократно отражается, а резонатор «отбирает» узкие частоты, на которых он работает лучше всего. Если привязать лазер к одному из таких резонансов , частота перестаёт свободно плавать и становится заметно предсказуемее.
Но на предельных уровнях точности всплывают детали, которые в обычной оптике почти не мешают. Часто ограничителем становится не электроника и не механика установки, а сами зеркала, точнее их отражающие покрытия. В стандартных резонаторах используют диэлектрические покрытия: тонкие слои, которые повышают отражательность. У этих плёнок есть механические потери, а тепловые микроколебания превращаются в шум, который затем проявляется как дрожание фазы и частоты. Лазер, привязанный к такой полости, неизбежно унаследует этот предел, даже если всё остальное настроено идеально.
Исследователи из JILA и немецкого PTB решили ударить по этому слабому месту и заменить тип покрытия зеркал. В новой работе они использовали кристаллические покрытия, которые обычно дают меньшие механические потери, чем привычные аморфные плёнки. В качестве материала выбрали AlGaAs, алюминий-галлий-арсенид: кристаллический полупроводник, хорошо известный в оптоэлектронике. Здесь он выступает как материал для отражающего слоя зеркала.
Лазеры давно стали основой для точной науки и приборов. Они нужны оптическим атомным часам , измерениям в интерферометрах и многим экспериментам в атомной, молекулярной и оптической физике. В этих задачах важнее всего не мощность луча, а стабильность: насколько ровно лазер держит частоту и фазу и насколько слабо он реагирует на малейшие изменения температуры и окружающей среды.
Самый распространённый способ стабилизации устроен просто. Два зеркала ставят друг напротив друга, получается оптический резонатор Фабри–Перо. Свет внутри многократно отражается, а резонатор «отбирает» узкие частоты, на которых он работает лучше всего. Если привязать лазер к одному из таких резонансов , частота перестаёт свободно плавать и становится заметно предсказуемее.
Но на предельных уровнях точности всплывают детали, которые в обычной оптике почти не мешают. Часто ограничителем становится не электроника и не механика установки, а сами зеркала, точнее их отражающие покрытия. В стандартных резонаторах используют диэлектрические покрытия: тонкие слои, которые повышают отражательность. У этих плёнок есть механические потери, а тепловые микроколебания превращаются в шум, который затем проявляется как дрожание фазы и частоты. Лазер, привязанный к такой полости, неизбежно унаследует этот предел, даже если всё остальное настроено идеально.
Исследователи из JILA и немецкого PTB решили ударить по этому слабому месту и заменить тип покрытия зеркал. В новой работе они использовали кристаллические покрытия, которые обычно дают меньшие механические потери, чем привычные аморфные плёнки. В качестве материала выбрали AlGaAs, алюминий-галлий-арсенид: кристаллический полупроводник, хорошо известный в оптоэлектронике. Здесь он выступает как материал для отражающего слоя зеркала.