德國研發出世界上最精確、線寬最窄的雷射發射器
德國聯邦物理技術研究所（Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB）的研究人員日前研發出一種能發射極窄線寬雷射的發射器，這種發射器能發射出只有 0.01 Hz 線寬的雷射，遠遠小於普通雷射的幾千到幾百萬 Hz 的線寬。
除了 0.01 Hz 的極窄線寬之外，其光波能在每秒約 200 兆次振盪的情況下，持續保持穩定 11 秒，在這段期間，雷射光束可傳播約 330 萬公里，這樣的長度相當於地球到月球距離的近 10 倍。
為了發射窄線寬的雷射，科學家使用了 Fabry-Pérot 矽共振器，這種設備由雙錐體將兩片彼此相對的反射鏡保持在固定的距離。為了讓雷射發射器保持最佳狀態，研究人員消除任何可能對系統干擾的因素，減緩由聲音、地震波、溫度變化等外在因素所引起的反射鏡移動，以對共振器進行最佳化。
此外，為了防止原子本身產生的熱運動，研究人員還將共振器中的矽冷卻到攝氏零下 150 度的低溫狀態，這樣的低溫能將布朗運動（Brownian motion）的影響降到最低。
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窄線寬雷射發射器能讓雷射的發射更為精確，因此採用這項技術的裝置都能提高準確性。科學家目前正利用這項技術測量超冷原子（ultracold atom），團隊成員 Thomas Legero 表示：「雷射光束的線寬愈窄，光學原子鐘內原子頻率的測量就能愈準確，這種新型的雷射發射器將能幫助我們製造更精確的原子鐘。」
不僅如此，窄線寬雷射發射器的用途還能進一步擴大，這種技術能更準確的測試愛因斯坦的相對論，曾經發射到太空進行相關實驗的兩座雷射發射器，取得的實驗數據都不太理想。
近年光學及雷射技術發展迅速，除了這項技術之外， NASA 最近也開發了月球軌道雷射測高裝置（LOLA），利用雷射製作更精確的月球地形圖；而世界上最大型的雷射裝置：歐洲 X 射線自由電子雷射器（European XFEL），則利用雷射探索原子世界的奧秘。
資料來源：
- D. G. Matei, T. Legero, S. Häfner, C. Grebing, R. Weyrich, W. Zhang, L. Sonderhouse, J. M. Robinson, J. Ye, F. Riehle, and U. Sterr. (2017). 1.5 μm Lasers with Sub-10 mHz Linewidth. Physical Review Letters. 118, 2632021.5.
- Nield, D. (2017, July). Scientists Have Built The Sharpest Laser in History. Science Alert.
