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Coherent Paladin 激光器助力先进陀螺仪实现质的飞跃
了解原子的历程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,标志着我们理解原子行为的重要技术里程碑。随着我们知识的不断加深,我们操纵和研究原子粒子的能力也不断提高,且精度不断加强。
在当代物理学中,这一历程促成了离子捕获和物质波干涉等先进技术的发展。这些方法使科学家能够以非凡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使用先进的激光器,它在操纵原子状态、实现原子精确测量以及使用激光作为能够将单个原子固定在适当位置的分子镊子方面发挥着至关重要的作用。
利用 Coherent Paladin 激光器开发先进陀螺仪
Coherent Paladin 激光器就是这样一种激光器,它已经成为离子捕获领域不可或缺的一部分。通过产生超快、高功率的激光脉冲,Paladin 激光器使研究人员能够创建和操纵离子的叠加态,从而促进量子力学的突破性实验。其独特的特性使其成为驱动离子状态跃迁的理想选择,这对于涉及物质波干涉的研究和先进陀螺仪的开发至关重要。
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。通过利用量子力学原理并利用 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,从而使他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。
在 Mukaiyama 博士的论文《捕获单离子的三维物质波干涉术》中,他演示了使用捕获的 171Yb+ 离子进行三维物质波干涉术,并通过锁模脉冲 Paladin 激光器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来启动和操纵离子的运动,从而能够创建干涉测量所必需的叠加态。在陷阱周期的整数倍数处观察到了建设性干扰,验证了三维运动和理论分析。该研究强调了基于离子的量子传感应用的潜力,其中激光的精度在实现这些结果中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,可确保持续运行。一旦激活,激光器就会自主执行其功能,以可靠的一致性运行,同时每周 7 天、每天 24 小时保持最佳性能。
超快 Paladin 激光器非常适合量子传感研究
Mukaiyama 博士强调了激光在他的研究所发挥的关键作用,他强调 Paladin 激光能够以高重复率(120 兆赫)提供超快脉冲(15 皮秒),确保精确的离子态转变和最小的能级偏移。Mukaiyama 博士指出“激光必须非常强大并且非常快速。因此,激光必须具有较短的持续时间,并且激光总功率必须非常大。”
Paladin 激光器的窄跃迁宽度为 355 纳米,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。激光对于帮助 Mukaiyama 博士实现他的研究目标至关重要。其一致的性能和与离子阱装置的兼容性使其成为这些实验所需的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、脉冲持续时间、波长和重复率等参数,Paladin 激光器非常适合我的研究,我找不到任何其他合理的激光器
在 Paladin 激光的帮助下,Mukaiyama 博士正在通过每次一个光子加深我们对空间和时间结构的理解。
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)。
"考虑到激光功率、脉冲持续时间、波长和重复率等参数,Paladin 激光器非常适合我的研究,我找不到任何其他合理的激光器。"
— 东京工业大学教授 Takashi Mukiyama 博士
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对准 Paladin 激光器。