国内超稳激光领域再获关键突破！

据悉，由清华大学、北京量子信息科学研究院等机构研究人员组成的团队，在实验室内成功产生了波长148纳米的连续激光，并实现了对该激光频率的精密稳定控制。这项工作攻克了研制下一代“核光钟”所需的核心光源技术，将超稳激光的稳定波段首次从可见光、近红外拓展至极短波长的真空紫外区域。2月12日，这项成果登上《自然》杂志。

在时间计量科学中，更高精度、更稳定的“钟”是永恒追求。目前最高精度的原子钟依赖于原子外层电子的跃迁，但其精度易受外界电磁场扰动。科学界长期探索一条更具潜力的路径：基于原子核内部跃迁的“核光钟”。其中，钍-229原子核因其极低的激发态能量而被认为是理想候选。然而，操控其原子核跃迁，需要波长恰好为148纳米的连续、超稳激光光源。此前，国际上始终未能实现满足要求的激光输出，这成为核光钟从理论走向现实的最大技术瓶颈。

“产生148纳米的连续激光本身已极具挑战，而要在如此短的波长上实现极高的频率稳定性，更是难上加难。”论文通讯作者、清华大学副教授、北京量子信息科学研究院兼聘研究员丁世谦指出。其团队采用非线性光学中的“四波混频”技术，在约600摄氏度的镉金属蒸气中，将两束较长波长的激光高效转换为148纳米激光。

研究中的一个关键发现是，在高温、高密度的镉蒸气中，原子剧烈碰撞并未如通常预期那样引入显著噪声，反而成功实现了低噪声的激光频率转换与输出。经过三年多攻关，团队最终不仅获得了148纳米连续激光，更成功将激光线宽（频率稳定性的关键指标）稳定至赫兹量级。这意味着激光的频率波动被控制在极低水平，完全达到了操控原子核跃迁、用于精密计时所需的稳定性标准。

这项激光技术的突破，为核光钟的研制扫清了核心障碍。与基于外层电子的原子钟相比，原子核对外部环境干扰极不敏感，理论上，核光钟有望在更宽松的环境下实现甚至更高的精度与稳定度，对于发展下一代便携化、高精度时间频率系统具有重要意义。

展望未来，研究团队表示，下一阶段将致力于优化激光系统的集成度与可靠性，着手探索基于此光源的核钟物理实验系统。当前实验装置占地数平方米，未来有望通过技术集成缩小至机箱尺寸，为其走向实用奠定基础。该高性能真空紫外激光光源平台，除服务于时间计量外，还将在量子精密测量、极紫外光刻检测、基础物理研究等领域提供关键工具。

以上内容来自北京日报

长三角G60激光联盟陈长军转载

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