Квантовые прецизионные измерения — это метод, который использует квантовые эффекты и методы взаимодействия легких атомов для преодоления стандартного квантового предела и достижения точности, чувствительности и стабильности измерений, которые полностью превосходят классические средства измерения. Ключом к этой революционной технологии является лазер с узкой шириной линии, который реализует тонкие скачки энергетических уровней атомов и обнаружение квантовых состояний. Кроме того, высокие поляризационные характеристики лазеров также являются решающим фактором в повышении производительности систем лазерной стабилизации частоты и систем квантовой интерференции, а также в ограничении точности и разрешения измерений. Поэтому полупроводниковые лазеры с узкой шириной линии как с узкой шириной линии, так и с узкой поляризацией линии привлекли большое внимание в области квантово-точных измерений, среди которых типичным представителем является лазер с узкой шириной линии 852 нм для получения ридберговских состояний атомов Cs.
Исследовательская группа мощных полупроводниковых лазеров Чанчуньского института прецизионного оптического машиностроения и физики Китайской академии наук под руководством академика Ван Лицзюня и исследователя Нин Юнцяна провела исследования в области передовых полупроводниковых лазеров с узкой шириной линии и ключевых технологий в последнее время. годы. Недавно младший научный сотрудник команды Чао Чен сообщил о создании линейно поляризованного полупроводникового лазера с узкой шириной линии 852 нм, основанного на внешней оптической структуре обратной связи. За счет введения фемтосекундного лазерно-индуцированного двулучепреломляющего фильтра на решетке Брэгга и его интеграции с гибридным полупроводниковым чипом с высокой поляризационной корреляцией, лазерная структура обеспечивает высокую линейно-поляризованную выходную мощность лазера с узкой шириной линии и коэффициентом затухания поляризации более 30 дБ. и ширину линии всего 2,58 кГц за счет использования селективной обратной связи по поляризации и методов синхронизации инжекции. Лазер может быть использован в качестве потенциального источника света с атомной накачкой для прецизионных квантовых измерительных систем, а, основываясь на предыдущих исследованиях в области радиационно-стойких лазеров с узкой шириной линии, он также перспективен для использования в квантовых экспериментальных системах с холодными атомами в космических средах. как на борту, так и за его пределами.
Результат исследования озаглавлен «Линейная поляризация и узкополосный полупроводниковый лазер с внешним резонатором на основе оптической обратной связи с двулучепреломляющей брэгговской решеткой», опубликованный в журнале Optics and Laser Technology (DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.110211). ). 110211).
Ранее исследовательская группа сообщила о радиационно-стойких полупроводниковых лазерах с узкой шириной линии и внешним резонатором (DOI: doi.org/10.1016/jjoptlastec.2023.110211) и гибридных интегральных лазерах с узкой шириной линии с высоким коэффициентом затухания поляризации (DOI: https: //doi. org/10.1016/j.optlastec.2023.110211), соответственно, в ответ на потребности космической лазерной связи и когерентного лазерного обнаружения. лазер (результаты опубликованы в журнале Optics Express, DOI: doi.org/10.1364/OE.431341).
Рис. (а) Спектральные характеристики возбуждения лазера, (б) Коэффициент затухания поляризации с инжекционным током (на вставке показана мощность лазера, измеренная при различных углах поворота волновой пластинки), (в) Спектр мощности частоты биений и его аппроксимационная кривая задержки измерение ширины лазерной линии с помощью внешней разности; (d) численное моделирование и результаты испытаний лоренцевой ширины линии.
Первыми авторами указанных статей являются к.т.н. студенты Гази Чен и Сичэнь Луо соответственно, а автор-корреспондент — научный сотрудник Чао Чен. Исследовательская работа финансировалась в рамках проекта Национального фонда естественных наук Китая, проекта, финансируемого Планом развития науки и технологий провинции Цзилинь, и проекта Плана развития науки и технологий Чанчуня, а ключевые технологические прорывы в области полупроводниковых лазеров с узкой шириной линии были утверждены тремя национальными патентами на изобретения. .
