تولید دقیق‌ترین لیزر دنیا توسط دانشمندان

یکی از معیارهای دانشمندان برای ارزیابی کیفیت پرتو لیزر، اندازه پهنای خط (linewidth) آن است و باریک‌کردن این پهنا تا حد ممکن، همواره یکی از اهداف گروه‌های تحقیقاتی بوده است.

لیزر جدید دارای پهنای خط فقط 10میلی هرتز (mHz )  است، این در حالی است که در حالت معمول، بهترین لیزرها دارای پهنای خطی به باریکی چند کیلوهرتز هستند اما برای کاربرد در ابزارهای بسیار دقیق مانند ساعت‌های اتمی نوری، پرتو لیزر باید باریک‌تر باشد.

معیار دیگر برای اندازه‌گیری کیفیت پرتو لیزر، فرکانس نور است زیرا هر چه ثبات موج لیزر بیشتر باشد، کیفیت آن بالاتر است. لیزر جدید که توسط دانشمندان آلمانی مرکز PTB و تیمی تحقیقاتی از آمریکا موسوم به JILA تولید شده، هر دو این معیارها را به طور کامل دارد.

علاوه بر داشتن پهنای خط 10 میلی هرتز، موج‌های نوری لیزر جدید به مدت 11 ثانیه ثبات خود را حفظ می‌کنند و تا این زمان، طول پرتو لیزر حدود 3.3 میلیون کیلومتر بسط یافته و این میزان 10 برابر فاصله زمین و ماه محسوب می‌شود.

در واقع، لیزر جدید به حدی دقیق است که مقایسه آن با لیزرهای حال حاضر دشوار است بنابراین تیم علمی برای ارزیابی ارزش آن، دو مورد از این پرتوها را ساخت و آن‌ها را با یکدیگر مقایسه کرد.

این پرتوها با استفاده از رزوناتور سیلیکونی Fabry-Pérot تولید شده‌اند که این رزوناتور حاوی دو آینه ثابت است که در مقابل یکدیگر قرار دارند. چون طول رزوناتور فرکانس موج‌های نوری را تعیین می‌کند، در ساخت پرتو لیزر مطلوب، طول رزوناتور به 21 سانتی‌متر رسید.

دانشمندان در فرآیند تولید این لیزر تلاش داشتند مانع از هرگونه مداخله از جمله فشار، نوسانات و دما شوند.

لیزر جدید در ساخت ساعت‌های اتمی دقیق‌تر و همچنین انجام اندازه‌گیری‌های دقیق‌ در اتم‌های فوق سرد کاربرد دارد.

محققان حاضر در این مطالعه معتقدند با تغییر دادن ساختار آینه‌ها و یافتن‌ راه‌هایی جهت پایین‌آوردن دمای داخل روزناتور، می‌توان پهنای خط پرتو لیزر را کم‌تر و به زیر یک میلی‌هرتز رساند.

جزئیات این دستاورد علمی در مجله Physical Review Letters قابل مشاهده است.