中國粉體網訊  近日，澳大利亞麥考瑞大學MQ光子學研究中心的研究團隊在激光技術領域取得重大突破，開發出一種基于金剛石拉曼散射的新型線寬壓縮技術，能將激光的線寬壓縮到原來的萬分之一左右，即從10MHz壓縮至1kHz。這一突破性成果有望在量子計算、原子鐘以及引力波探測等領域帶來變革。相關研究發表在《APL光子學》雜志上。

激光線寬指的是激光光束維持特定頻率和純凈色彩的精確程度，線寬是決定激光“精度”的關鍵參數之一，線寬越窄，激光的頻率越穩定、顏色越純凈。目前，常用的一種線寬壓縮設備是布里淵激光器，通過聲波與光的相互作用實現壓縮，但效果有限，一般只能壓縮至原來的十分之一至百分之一，難以滿足一些對激光精度要求極高的領域需求。

麥考瑞大學的研究人員，利用金剛石晶體和“拉曼效應”實現了激光線寬的顯著壓縮，其效果相較于傳統方法提高了數千倍。拉曼效應，簡單來說，就是激光光子激發材料內部的高頻振動，并在與這些振動相互作用后發生散射。這一過程就像一個神奇的“光譜濾波器”，能夠把原本不穩定的激光凈化成更加干凈、穩定的激光，從而有效壓縮激光線寬。

研究團隊在一塊僅有幾毫米大小的金剛石晶體中構建了精密的光學腔體，隨后引入一束線寬超過10MHz的“噪聲型”激光，當這束激光進入金剛石晶體的光學腔體后，與晶體內部的高頻振動發生拉曼散射相互作用。經過這一獨特的處理過程，輸出激光的線寬被成功壓縮至1kHz，達到了現有檢測設備的極限水平。

與傳統布里淵激光器方法相比，基于拉曼效應的激光線寬壓縮技術展現出顯著優勢。不僅壓縮能力更強，能夠將激光線寬壓縮到更窄的程度，而且具有更小的線寬潛力，這意味著未來有望進一步突破現有極限，獲得更加純凈穩定的激光。

該技術適用范圍廣泛，能夠為眾多對激光精度有苛刻要求的領域提供有力支持。潛力應用領域包括：（1）量子計算：需要超高穩定性的激光操控量子比特；（2）原子鐘：激光線寬越窄，時間測量精度越高；（3）引力波探測：如LIGO等干涉儀，對激光相干性的要求極高，甚至要求頻率漂移在1Hz以下；（4）高分辨率光譜學：可用于精準探測分子和原子能級變化，輔助化學、生物、醫學領域的深層研究。

參考來源：科技日報、編輯網、光學工程、APL Photonics

（中國粉體網編輯整理/石語）

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