Macquarie Universiteti tərəfindən

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriİrəli (yuxarı) və geri (aşağı) nasos yayılması ilə model quruluş. Qara oxlar nasosun birinci və ikinci keçidləri üçün irəli səpilmə və geriyə səpilmə üçün fonon sahəsi k-vektorlarını göstərir. Kredit: APL Photonics (2025). DOI: 10.1063/5.0271652

Macquarie Universitetinin tədqiqatçıları lazer şüasının xəttinin enini on min faktorla kəskin şəkildə daraltmaq üçün bir texnika nümayiş etdirdilər – bu kəşf kvant hesablamaları, atom saatları və qravitasiya dalğalarının aşkarlanmasında inqilab edə bilər.

APL Photonics -də nəşr olunan araşdırmada komanda lazer şüalarının xətti genişliyini 10.000-dən çox faktorla daraltmaq üçün almaz kristallarından və Raman effektindən istifadəni təsvir etdi – burada lazer işığı materiallarda vibrasiyaları stimullaşdırır və sonra bu vibrasiyaları səpələyir.

Lazer xəttinin eni işıq şüasının tezliyini və rəng saflığını nə qədər dəqiq saxladığını ölçür. Xəttin eni nə qədər dar olsa, lazer bir o qədər monoxromatik və spektral olaraq təmizdir. Komandanın nəzəri proqnozları onların hazırladıqları metodla daha böyük təkmilləşdirmələrin mümkün olduğunu göstərir.

Macquarie Universitetinin Riyaziyyat və Fizika Elmləri Məktəbindən və MyQ Tədqiqat Mərkəzindən aparıcı müəllif professor Riçard Mildren deyir: “Lazer xəttinin enini daraltmaq üçün mövcud üsullardan biri Brillouin lazerləri adlanan cihazlardan istifadə edir ki, bu da işıqla qarşılıqlı əlaqədə səs dalğalarından istifadə edir, lakin effekt nisbətən zəifdir – adətən onlarca və yüzlərlə dəfə daralır”.

“Bizim texnikamız stimullaşdırılmış Raman səpilməsindən istifadə edir, burada lazer materialda daha yüksək tezlikli vibrasiyaları stimullaşdırır və xəttin enini daraltmaqda minlərlə dəfə daha effektivdir.”

Professor Mildren deyir ki, bu tədqiqat lazer texnologiyasında fundamental irəliləyiş əldə edir.

“Biz mahiyyətcə bir çox müxtəlif növ giriş lazerlərinə tətbiq oluna bilən lazerlərin spektrini təmizləmək üçün yeni bir texnika təklif edirik” dedi.

Tədqiqatçılar müstəsna istilik xüsusiyyətlərinə malik olan və sabit sınaq mühitini təmin edən almaz kristallarından istifadə edərək öz texnikalarını sınaqdan keçirdilər.

Diqqətlə hazırlanmış boşluqda bir neçə millimetr ölçüdə almaz kristalından istifadə edərək, xəttin eni 10 MHz-dən çox olan qəsdən “səs-küylü” giriş şüasını sınaqdan keçirdilər. Onların Raman səpilmə texnikası çıxış lazer şüasını aşkarlama sisteminin 1 kHz həddinə qədər daraltdı ki, bu da 10.000-dən çox azalma faktorunu təmsil edir.

Macquarie Universitetinin Riyaziyyat və Fizika Elmləri Məktəbindən professor Devid Spens və məqalənin həmmüəllifi: “Kompüter modelləşdirməmiz göstərir ki, biz cari dizaynın variasiyalarından istifadə etməklə lazer xəttinin enini 10 milyon dəfədən çox daralda bilərik”.

Yeni texnika lazer şüalarını daha az təmiz və dəqiq edən işıq dalğalarının vaxtında kiçik, təsadüfi dəyişikliklərə müraciət edir. Mükəmməl bir lazerdə bütün işıq dalğaları mükəmməl şəkildə sinxronlaşdırılacaq, lakin əslində bəzi dalğalar digərlərindən bir qədər irəli və ya arxaya keçərək işığın fazasında dalğalanmalara səbəb olur. Bu faza dalğalanmaları lazer spektrində “səs-küy” yaradır – onlar lazerin tezliyini ləkələyir, rəngini daha az təmiz edir.

Raman texnikası bu vaxt pozuntularını almaz kristalında titrəmələrə köçürməklə işləyir, burada onlar çox tez (saniyənin bir neçə trilyonda birində) udulur və dağılır. Bu, daha hamar salınımlara malik olan və buna görə də spektral olaraq daha təmiz olan işıq dalğalarını geridə qoyur və lazer spektrinə əhəmiyyətli dərəcədə daraldıcı təsir göstərir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Çoxsaylı üstünlüklər

Müstəsna xətt genişliyi daralması ilə yanaşı, tədqiqatçılar Raman texnikasının ənənəvi Brillouin metodları ilə müqayisədə çoxlu üstünlüklər təklif etdiyini, o cümlədən daha kiçik minimum xətt genişliklərinə nail olmaq potensialını tapdılar.

Bu ultra dar xətt genişliyi lazerləri, kvant məlumatının əsas vahidləri olan kubitləri manipulyasiya etmək üçün son dərəcə dəqiq lazer nəzarətinin tələb olunduğu kvant kompüterlərində olduğu kimi bir neçə maraqlı tətbiqlərə malikdir. Cari lazerlər kvant hesablamalarında səhvlərə səbəb olan faza səs-küyünü təqdim edə bilər .

Daha yaxşı spektral təmizlik GPS naviqasiyasını dəstəkləyən atom saatlarını da gücləndirəcək və tezliklə fundamental fizikada yeni kəşflərə imkan verə bilər.

Astronomiyada isə məkan-zamanda inanılmaz dərəcədə kiçik təhrifləri ölçən qravitasiya dalğası detektorları daha dar xətt enli lazer şüalarından istifadə etməklə daha da həssas ola bilər və potensial olaraq uzaq kosmik hadisələrdən daha zəif siqnalları aşkar edə bilər.

Professor Mildren deyir: “İndiyə qədər işimiz ani lazer xəttinin enini araşdıraraq konsepsiyanı nümayiş etdirməyə yönəldilib”. “Növbəti addımlarımız qabaqcıl boşluq dizaynını və aktiv sabitləşdirmə sistemlərini uyğunlaşdırmaqdan ibarət olacaq ki, zamanla xəttin enini genişləndirən vibrasiya və sürüşmələri həll edə bilək.”

Daha çox məlumat: RL Pahlavani et al, Raman lazerlərində xətt genişliyi daralması, APL Photonics (2025). DOI: 10.1063/5.0271652

Jurnal məlumatı: APL Photonics 

Macquarie Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir