الليزر فائق الاستقرار و تقنيات فائقة الاستقرار تجويف : من الأساسيات إلى التطبيقات المتطورة

مقدمة

الليزر فائق الاستقرار هو أداة أساسية في مجال العلوم الدقيقة . 10^-16 هذا الاختراع هو تطبيقها على نطاق واسع في مجال الساعة الذرية ، موجة ثقالية الكشف ، حساب الكم و دقة التحليل الطيفي . هذه المادة توحد الولايات المتحدة الأمريكيةأنظمة الليزر المستقرة( أ )SLSأسترالياأدوات سائلةفي هذه الورقة ، فإننا مناقشة مبدأ التصميم ، اختراق التقنية والتجريبية تقدم الليزر فائق الاستقرار و فائق الاستقرار تجويف .

المبدأ الأساسي والتكنولوجيا الرئيسية ليزر فائقة الاستقرار

1. البنية الأساسية ليزر فائق الاستقرار

الليزر فائق الاستقرار يتكون عادة من مصدر الليزر ، إشارة تجويف فائق الاستقرار-بيرو تجويفFPو نظام مراقبة ردود الفعل . الأساسية تكمن في تأمين تردد الليزرFPتردد الانجراف هو قمعها من خلال ردود الفعل النشطة . مركز الجاذبية في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجياباوند دريفر هول( أ )PDHنظام قفل عن طريق المغير الكهربائية الضوئية )EOMتوليد إشارة الجانب الفرقة ، جنبا إلى جنب مع معلومات المرحلة من الضوء المنعكس على توليد إشارة خطأ ، وأخيرا استقرار تردد الليزر في تجويف تردد الرنين .

2. التصميم الأمثل superstable تجويف

FPأداء تجويف الليزر مباشرة يحدد الاستقرار .SLSتقدم الشركة مجموعة متنوعة من التصاميم تجويف1بما في ذلك أسطواني ، مقعر ، كروية ، مكعب تجاويف لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة :

-تجويف أسطواني : مناسبة ل linewidth> 50 هرتز- تجارب الفيزياء الذرية؛

-تجويف مقعر : انخفاض الضوضاء الحرارية الحد ، linewidth<50 هرتزالين الانحرافيمكن تحقيقه10^-15ن

-تجويف كروي : تصميم مضغوط ، وانخفاض حساسية التسارع ، ومناسبة لنقل المشهد .

الرسم البياني التالي1عرض مختلف متطلبات تجويف

الشكل 1 أنواع مختلفة من تجويف

الرسم البياني2 نظام فراغ تجويف فائق الاستقرارس^-8العودةالتحكم في درجة الحرارةقس0.005℃）

وبالإضافة إلى ذلك ، فإن اختيار المواد ( مثل انخفاض التوسع في الزجاجULEو تكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة للحد من تأثير الضوضاء الحرارية .

طاولة1سSLSفابري-أنواع وخصائص تجويف بيرو

تكنولوجيا نظام ليزر ثابت

1. عالية التكامل نظام تثبيت التردد

SLSال1 هرتزنظام ليزر ثابت التردد )SLS-INT-1550-200-1) سوف دقة عاليةFPالتحكم في درجة الحرارة فراغ الغرفة ، نظام التحكم الإلكتروني19بوصة مربع ، linewidth<1 هرتزالانجراف اليومي<20 كيلو هرتزاستهلاك الطاقة فقط25البلاط . وتشمل السمات :

مفتاح واحد قفل وظيفة : في الوقت الحقيقي رصد درجة حرارة الغرفة و درجة فراغ من خلال شاشة تعمل باللمس واجهة ؛

تصميم وحدات : دعم1530-1565 نانومترالطول الموجي تخصيص انتاج الطاقة تصل إلى100 ميجاواطمنتدى

2. انخفاض درجة الحرارة والاهتزاز قمع التكنولوجيا

SLSتجاويف مقعرة في درجات حرارة منخفضة )14و40سجيم) تحقيق الحد من الضوضاء الحرارية ، والجمع بينULEالمواد النشطة منصة عزل الاهتزاز ، بحيث يمكن للنظام أن تظهر في الاهتزاز حساسية المشهد ( مثل موجة ثقالية الكشف ) .ممتازمنتدى

التقدم في البحوث الأكاديمية والبيانات التجريبية

1. دراسة محلية : سوبر مستقرة نظام التجويف في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا

تطوير10 سمكاملULEتجويف30 سممركب تجويف ، وانخفاض درجة الحرارة6 سمالياقوت تجويف8 سممركب تجويف تجويف superstable（اعتمدأنظمة الليزر المستقرةتجويفوباستخدام التناظرية أو الرقمية قفل قفل ، العديد من مجموعات من نظام ليزر فائقة الاستقرار قد تحققت .3كما هو مبين . خطأ في تقييم نظام ليزر فائقة الاستقرار ، العديد من التجارب الأمثل الضوضاء تم تصميمها وتنفيذها . مغلق حاليا10 سمكاملULEتردد الليزر الاستقرار في تجويف يمكن أن تصل إلى الحد من الضوضاء الحرارية من تجويف طنان .ممتازقفل مستوى ; قفل30 سمتردد الليزر الاستقرار في درجة حرارة الغرفة مركب تجويف هو أفضل .1.3س10^-16، وتلتزم بجعله في10^-17وزن ; في درجة حرارة منخفضة ، والحد من الضوضاء الحرارية البصرية نظام تجويف فائق الاستقرار هو مزيد من الانخفاض .6 سمفي الوقت الحاضر ، تردد الليزر الاستقرار هو أفضل واحد .1.9س10^-16وعلاوة على ذلك ، فإن تأثير الضوضاء مثل الاهتزاز ، درجة الحرارة على استقرار التردد هو خفض . قفل8 سمعلى متن نظام تثبيت التردد6 ميليهرتزتردد الضوضاء3.6 هرتز / هرتز^{1 / 2}، وقد اجتمع بالفعل خطة Tianqin10 هرتز / هرتز^{1 / 2}متطلبات . الشكل 1 موجز البيانات استقرار التردد من أربع مجموعات من نظام تثبيت التردد4كما هو مبين

الشكل 3 ultrastable نظام ليزر في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا . ( أ ) 10 سم كامل ماي نظام التجويف ، ( ب ) 30 سم مركب نظام التجويف ، ( ج ) 6 سم درجة حرارة منخفضة ياقوت نظام التجويف ، ( د ) 8 سم المركبة الفضائية نظام التجويف

الرسم البياني4 استقرار التردد على مستوى مختلف نظم الليزر فائقة الاستقرار في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا

2. الحدود الدولية : الايتربيوم عنصر فلزي ايون ضوء ساعة السترونتيوم ضوء ساعة

SLSالايتربيوم عنصر فلزي ساعة ضوئية817 نانومترنظام تثبيت التردد ، تردد مضاعفة وحدة متكاملة يوميا الانجراف<15 كيلو هرتزعلوم وتكنولوجيا القياس2021وتبين البحوث أن الليزر فائقة الاستقرار يمكن تحقيق عرض النطاق الترددي linewidth الفرعي هيرتز10^-18يرجى الرجوع إلى الصورة أدناه :

الرسم البياني5 اختراق الاستقرار على مدار الساعة 10^-18المادة المرجعية

رابعا .أسترالياأدوات سائلةالابتكار التعاونية

الرسم البياني6 السائلالليزر تردد قفل واجهة التشغيل والمعدات المميزة

أدوات سائلةعلى الرغم من أن الليزر فائق الاستقرار لا تنتج مباشرة ، عالية الدقة معدات القياسموكوسلسلة قفل في مكبر للصوتSLSالنظام يشكل التكامل . على سبيل المثال :

موكو: مختبرالتكاملPIDوحدة تحكم محلل الطيف الأمثلPDHقفل حلقة ;

موكو: برودعم متعدد القنوات المرتدة ، تنطبق على مجمع الضوضاء قمع المشهد .

مثل الرسم البياني3على الرغم من أن العميل يستخدم نظام تجويف فائق الاستقرار ، التحكم الكهربائية ونظام التغذية المرتدة هي معقدة جدا .10الجدول المعدات . ومع ذلك ، مثل هذا النظام المعقد يحتاج فقط إلى استخدام جهاز واحدموكوسبروأوموكوسدلتامعالجة الإشارات المعقدة والرصد يمكن أن تتحقق . مثل الرسم البياني7كما هو مبين .

الرسم البياني7 مستعملموكوالليزر قفل

حالة تجريبية تبين أن الجمع بينموكوالمعداتSLSsuperstable تجويفمختبر سوف يقصر الوقت قفل30%تردد الضوضاء0.8 هرتزيمكن أن تلبي احتياجات معظم المختبرات .

خامساً - التحديات والاتجاهات المستقبلية

1. انخفاض درجة حرارة الضوضاء قمع : على سبيل المثال ، جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا هو تطوير انخفاض درجة حرارة الياقوت تجويف ، الهدف من الاستقرار1.9س10^-16ن

2. التصغير والتسويق :SLSال3 هرتزالأنظمة المحمولة )16 كجموأدوات سائلةالمعدات المدمجة لتعزيز التطبيقات الميدانية؛

3. متعدد الطول الموجي التكامل :SLSمسامية تجويف يدعم وضع الليزر المشتركة متعددة قفل ، والتي تنطبق على ايون فخ الكم المحاكاة .

خاتمة

الليزر فائقة الاستقرار و تجاويف فائقة الاستقرار التكنولوجيا تتطور نحو المزيد من الاستقرار ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وتوسيع نطاق تطبيق المشهد . الولايات المتحدةSLSجنبا إلى جنب مع البحوث المتعمقة في الأوساط الأكاديمية ، ونحن تعزيز التقدم في مجال قياس الكم الدقة وعلوم الفضاء .أدوات سائلةتكنولوجيا التحكم الإلكتروني يوفر الدعم الرئيسي لهذه العملية . في المستقبل ، مع تطور علم المواد وردود الفعل الخوارزمية ، ليزر فائقة الاستقرار من المتوقع أن تصبح الدعامة الأساسية في الفيزياء الأساسية والبحوث والتطبيقات الصناعية .

حول HaoLiang كهروضوئية :

شنغهاي haoliang كهروضوئية معدات المحدودة هي المهنية وكيل المنتجات الكهروضوئية ، بما في ذلك أنواع مختلفة من الليزر ، كهروضوئية المغير ، معدات القياس البصرية ، والمكونات البصرية ، وما إلى ذلك ، تشمل التطبيقات بما في ذلك تجهيز المواد ، والاتصالات البصرية ، والطب الحيوي ، والبحوث العلمية ، والدفاع الوطني ، البصريات الكمومية ، علم الأحياء المجهرية ، الاستشعار عن بعد ، ليزر تصنيع . يمكن أن توفر للعملاء مع استكمال تركيب المعدات ، والتدريب ، وتطوير الأجهزة ، وتطوير البرمجيات ، ونظام التكامل وغيرها من الخدمات .