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2月12日,據(jù)清華大學(xué)官方消息,清華大學(xué)物理系丁世謙副教授團(tuán)隊(duì)成功研制出148nm連續(xù)波超窄線寬激光光源,攻克了核光鐘研制的“最后一道核心瓶頸”,并將超穩(wěn)激光技術(shù)推進(jìn)至真空紫外波段。
相關(guān)研究成果于北京時間2月12日以《連續(xù)波窄線寬真空紫外激光光源》(Continuous-wave narrow-linewidth vacuum ultraviolet laser source)為題在線發(fā)表于《自然》(Nature),美國物理學(xué)會旗下Physics雜志同期在Viewpoint欄目刊發(fā)評論文章專題解讀。
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論文來源:
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10107-4
核光鐘是一種通過真空紫外激光,誘導(dǎo)釷-229原子核躍遷,并利用頻率梳技術(shù)計(jì)數(shù)激光電磁振蕩周期,來計(jì)量時間的新型時鐘系統(tǒng)。理論上,其測量精度能達(dá)10?1?以上,在3000億年的時間尺度上,誤差不會超過1秒。
核光鐘不僅能為基礎(chǔ)物理研究提供關(guān)鍵工具,未來還有望產(chǎn)生便攜式、可工程化的固體光鐘,從而在導(dǎo)航定位、深空探測、地質(zhì)監(jiān)測等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,因此成為國際前沿科技競爭的戰(zhàn)略性方向。研制核光鐘的道路上的一個核心瓶頸,是無法研制出能激發(fā)核躍遷的連續(xù)波激光光源。
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清華大學(xué)物理系丁世謙副教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地使用四波混頻技術(shù),選定鎘蒸氣作為非線性介質(zhì),成功研制出148nm連續(xù)波窄線寬真空紫外激光。目標(biāo)波段輸出功率超過100nW,且在140至175nm區(qū)間具備連續(xù)可調(diào)諧能力。與之前的單頻真空紫外光源相比,線寬降低了近百萬倍。
團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清晰表明,GHz量級的多普勒與碰撞展寬,并不會在四波混頻中引入額外的相位噪聲。這意味著,輸出真空紫外光場的相干性,主要受基頻激光穩(wěn)定度支配。從而首次將超穩(wěn)激光技術(shù)拓展至真空紫外波段,也為面向其他關(guān)鍵波長與更高性能指標(biāo)的相干真空紫外光源進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
團(tuán)隊(duì)核心成員幾乎全部都是“90后”“00后”。清華物理系2021級本科生肖琦,是排名一順位的論文第一作者。清華物理系2022級博士生黃北辰,主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)設(shè)施搭建。
來源:清華大學(xué)。
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