近日，澳大利亚麦考瑞大学团队在激光技术领域取得了一项具有里程碑意义的成果，成功展示了一项可将激光线宽压缩到原来万分之一左右的新技术，即从10兆赫压缩至1千赫。这一突破性研究发表在新一期《APL光子学》杂志上，有望在量子计算、原子钟以及引力波探测等多个前沿领域引发深刻变革。
图片来源：编辑网图片分享系统
激光线宽，作为衡量激光光束维持特定频率和纯净色彩精确程度的关键指标，其重要性不言而喻。线宽越窄，意味着激光的频率越稳定、颜色越纯净，在诸多高精度科学研究和应用中，这种特性至关重要。
目前，布里渊激光器是常用的线宽压缩设备之一。它通过声波与光的相互作用来实现激光线宽的压缩，然而，这种方法的效果存在明显局限，一般只能将线宽压缩至原来的十分之一至百分之一，难以满足一些对激光精度要求极高的领域需求。
麦考瑞大学的研究人员另辟蹊径，利用金刚石晶体和“拉曼效应”实现了激光线宽的显著压缩，其效果相较于传统方法提高了数千倍。拉曼效应，简单来说，就是激光光子激发材料内部的高频振动，并在与这些振动相互作用后发生散射。这一过程就像一个神奇的“光谱滤波器”，能够把原本不稳定的激光净化成更加干净、稳定的激光，从而有效压缩激光线宽。
为了实现这一创新技术，研究团队精心设计并开展实验。他们在一块仅有几毫米大小的金刚石晶体中构建了精密的光学腔体，随后引入一束线宽超过10兆赫的“噪声型”激光。当这束激光进入金刚石晶体的光学腔体后，与晶体内部的高频振动发生拉曼散射相互作用。经过这一独特的处理过程，输出激光的线宽被成功压缩至1千赫，达到了现有检测设备的极限水平。
与传统布里渊激光器方法相比，基于拉曼效应的激光线宽压缩技术展现出显著优势。不仅压缩能力更强，能够将激光线宽压缩到更窄的程度，而且具有更小的线宽潜力，这意味着未来有望进一步突破现有极限，获得更加纯净稳定的激光。同时，该技术适用范围广泛，能够为众多对激光精度有苛刻要求的领域提供有力支持。
在量子计算领域，更窄线宽的激光有助于提高量子比特的操控精度和稳定性，推动量子计算朝着更高效、更可靠的方向发展；在原子钟方面，稳定的激光能够提升原子钟的时间测量精度，为全球定位系统、通信网络等提供更精准的时间基准；在引力波探测中，高精度的激光是探测微弱引力波信号的关键，这项新技术有望助力科学家捕捉到更多来自宇宙深处的引力波信息，揭开宇宙的更多奥秘。
澳大利亚麦考瑞大学团队的这一研究成果，无疑为激光技术的发展开辟了新的道路，也为相关领域的科学研究和技术应用带来了新的希望与可能。
