激光器是精密的代名詞，但一般來(lái)說(shuō)，其還有改進(jìn)的余地。“完美”的激光器會(huì )在一個(gè)特定的波長(cháng)發(fā)出一種光。光從激光器中射出，激光起振后,會(huì )有一個(gè)或多個(gè)縱模產(chǎn)生,每個(gè)縱模的頻率的范圍就是激光的“線(xiàn)寬”。盡可能縮窄線(xiàn)寬是激光研究的目標之一，現在德國研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的激光器，線(xiàn)寬僅為10 mHz（0.01 Hz）。

通常，窄線(xiàn)寬激光器可以具有窄到幾kHz的線(xiàn)寬，但是對于特別精確的儀器，如光學(xué)原子鐘，就需要將之進(jìn)一步收窄。另一種衡量激光束質(zhì)量的方式是光頻率的穩定性：在過(guò)了一段時(shí)間之后，光波的震蕩會(huì )出現不同步，因此一束激光能維持更長(cháng)的“完美”時(shí)間，其質(zhì)量也就愈佳。

來(lái)自德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）和美國天體物理聯(lián)合實(shí)驗室(JILA)的科學(xué)家共同研發(fā)的新型激光器在這兩個(gè)領(lǐng)域均表現優(yōu)異。除了其10 mHz的極小線(xiàn)寬，其光波能持續11秒保持穩定，此時(shí)光束延伸約330萬(wàn)公里，約是地月距離的10倍。

事實(shí)上，新的激光器非常精確的，難以與現有的激光器進(jìn)行比較，為了證明它的價(jià)值，團隊研發(fā)了兩個(gè)激光器，并將它們相互比較。這兩個(gè)設備由Fabry-Pérot硅諧振器制成，包含兩個(gè)彼此相對的固定反射鏡。由于諧振器的長(cháng)度決定了光波的頻率，所以研究人員利用長(cháng)21cm的諧振器來(lái)獲得理想的激光束。 研究人員通過(guò)這樣精確的測量，使儀器不受其他因素干擾，例如壓力，振動(dòng)和溫度。

研究人員正在利用這種極小線(xiàn)寬的新型激光器來(lái)制造更準確的原子鐘，并對超冷原子進(jìn)行更精確的測量。研究人員認為，通過(guò)調整反射鏡的組成并找到降低諧振器內部溫度的方法，線(xiàn)寬能進(jìn)一步收窄，甚至可以達到1 mHz以下。

這項研究成果發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters）雜志上（稿源：cnBeta.COM）。