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Coherent Paladin 激光器助力先进陀螺仪实现质的飞跃
材料来源:Coherent高意激光          

对于原子的研究是人类历史上最杰出的科学探索之一。Niels Bohr 和 Ernest Rutherford 等早期物理学家在 20 世纪初开始揭开原子的奥秘,为现代原子物理学奠定了基础。Rutherford 在原子核结构方面的开创性工作,以及 Bohr 解释电子轨道的模型,是人类研究原子运动的重要技术里程碑。随着研究手段的进步,对于操纵和研究原子粒子的精度也不断提高。

在当代物理学中,得益于离子捕获和物质波干涉等先进技术的发展,使科学家能够以超高的精度控制和测量原子粒子,为量子力学和应用技术开辟了新的可能性。这些尖端实验的核心是先进的激光器,在操纵原子状态、实现原子精确测量,以及分子镊应用方面,激光发挥着至关重要的作用。

使用 Coherent Paladin 激光器开发先进陀螺仪

Coherent Paladin 激光器,是离子捕获领域不可或缺的部分。Paladin 激光器能产生超快、高功率的激光脉冲,研究人员利用激光能够创造和操纵离子的叠加态,从而实现量子力学的突破性实验。其独特的性能使其成为驱动离子跃迁的理想光源,这对于物质波干涉的研究和先进陀螺仪的开发至关重要。

考虑到激光功率、脉宽、波长和重复频率等参数,除了Paladin外,我找不到任何其他适合我的研究的激光器。

—— Takashi Mukiyama 博士,东京工业大学教授

东京工业大学的 Takashi Mukaiyama 博士是一位拥有 20 多年经验的实验原子物理学家。目前,Mukaiyama 博士正在利用量子传感技术开发高精度、紧凑的分子陀螺仪。利用 Paladin 激光器的先进激光技术,Mukaiyama 博士将电场捕获的离子操纵成多维叠加状态,从而使它能够通过干涉现象,以前所未有的精度和准确度测量旋转运动。

Takashi Mukaiyama 博士(左)和 Ryoichi Saito 博士(右)在东京工业大学开始离子捕获实验之前校准 Paladin 激光器。

在 Mukaiyama 博士的论文《捕获单离子的三维物质波干涉法》中,他演示了捕获的 171Yb+ 离子进行三维物质波干涉,并通过Paladin 激光器锁模脉冲实现了对其运动的精确控制。1

该激光用于通过受激拉曼跃迁方法来操纵离子的运动,从而能够创建干涉测量所必需的叠加态。在势阱周期的整数倍数处观察到了非常明显的干涉,验证了三维运动和理论分析。该研究揭示了基于离子运动的量子传感应用的潜力,其中激光的精度对于实现这些结果起着至关重要的作用。此外,Paladin 激光器专为工业和科学应用而设计,每天可确保持续稳定运行。

超快 Paladin 激光器非常适合量子传感研究

Mukaiyama 博士强调了激光器在他的研究所发挥的关键作用,他强调 Paladin 激光器能够以高重复频率(120 MHz)提供超快脉冲(15 ps),确保精确的离子态转变和最小的能级跃迁。Mukaiyama 博士指出“激光必须具备高功率,同时还需要窄脉宽。”

Paladin 激光器的波长为 355 nm,非常适合驱动特定的量子态跃迁,这对于精确的干涉测量至关重要,大大增强了陀螺仪技术的潜在应用。激光器对于帮助 Mukaiyama 博士实现他的研究目标至关重要,其优秀的稳定性和可靠性,以及与离子阱装置的兼容性,是达到实验高精度和可重复性不可或缺的工具。

Mukaiyama 博士在离子捕获和物质波干涉方面的创新方法,标志着量子陀螺仪发展的重大飞跃。他使用的 Coherent Paladin 激光器展示了其最先进的工程和设计,推动了 Mukaiyama 博士的研究。

“考虑到激光功率、脉宽、波长和重复频率等参数,除了Paladin外,我找不到任何其他适合我的研究的激光器。”

在 Paladin 激光器的帮助下,Mukaiyama 博士正在加深我们对离子空间和时间的理解。

参考文献:

1. Shinjo, A.、Baba, M.、Higashiyama, K.、Saito、R. Mukaiyama、T. 捕获单离子的三维物质波干涉测量法。Phys. Rev. Lett. 126, 153604 (2021)。

来源:Coherent高意激光

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