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美國NIST科學(xué)家開發(fā)出超精密鐘 (2005-06-13)

發(fā)布時間:2007-12-04 作者: 來源:科技日報 瀏覽:1321
美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院和科羅拉多大學(xué)“聯(lián)合研究所”的科學(xué)家開發(fā)出世界上迄今為止最精密的時鐘。這臺時鐘可始終如一地產(chǎn)生紫外光脈沖,其持續(xù)時間為幾毫沙秒。這一成果可望在化學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域中的超精密測量中成為重要測試工具。   在物理學(xué)上,1毫沙秒相當(dāng)于1000萬億分之一秒。這種由短波光脈沖構(gòu)成的時鐘,能幫助人們觀測和識別出特定原子的光輻射能級,測定化學(xué)反應(yīng)時間,以及測定納米尺度的物體等。這種新裝置還能幫助科學(xué)家實時拍攝精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像,一旦把眾多圖像匯集在一起,科學(xué)家就能詳細(xì)分析了解很多現(xiàn)象。研究小組負(fù)責(zé)人葉軍說:“這種紫外光源有極高的分辨率。從技術(shù)層面上講,產(chǎn)生這種紫外光系統(tǒng)不僅簡單而且成本低,不需要常用的放大器系統(tǒng)?!?   這種新裝置可產(chǎn)生“頻率梳”,即它所產(chǎn)生的頻譜像有均勻間隔的梳子一樣。這種短波光學(xué)“頻率梳”可望比當(dāng)今微波原子鐘要精密100倍,所以,“毫沙秒梳”擁有最精密光學(xué)鐘的“梳齒”。聯(lián)合研究所開發(fā)的裝置采用了被稱為“高諧波發(fā)生”過程,以將紅外激光脈沖轉(zhuǎn)變成紫外光脈沖。紫外光可擁有幾十納米的波長。   過去,科學(xué)家依靠低重復(fù)率的放大器,以達(dá)到足夠高的光強(qiáng)度,但卻損失了梳結(jié)構(gòu)的一致性。聯(lián)合研究所的科學(xué)家采用將低脈沖能量高重復(fù)率的毫沙秒激光同高質(zhì)量共振腔相耦合的方法,解決了上述的問題。激光通過真空室中的6個定制鏡子之間電離氣體實現(xiàn)來回反射,使光強(qiáng)度增強(qiáng)了1000倍,又保持“梳”的結(jié)構(gòu)不變。鏡子具有高度反射性,并能對光進(jìn)行有效聚焦。由于采用標(biāo)準(zhǔn)激光器做振蕩器,而不使用復(fù)雜的放大器方法,因此該系統(tǒng)比傳統(tǒng)短波光源更簡單。
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