#O-23

Nadpromienisty optyczny (laser) zegar atomowy

Marcin BOBER, Sławomir BILICKI, Piotr MORZYŃSKI, Mateusz NAROŻNIK, Omid VARTEHPARVAR, Michał ZAWADA

Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej,
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

Ultrastabilne lasery, będące kluczowym składnikiem optycznych zegarów atomowych cechują się znakomitą stabilnością częstotliwości (fazy) na skalach czasowych rzędu
0,1 do 1000 sekund. Najlepsze charakteryzują się względną niestabilnością na poziomie 4e-17 [1]. Mimo tak doskonałych osiągów, to właśnie te ultrastabilne lasery ograniczają osiągi optycznych zegarów atomowych. Między innymi, ograniczają one mobilność optycznych atomowych wzorców częstotliwości. Wraz ze zbliżającą się barierą technologiczną, związaną z fundamentalnym ograniczeniem temperaturowym i dostępnymi materiałami, należy szukać alternatywnych sposobów na dalszy rozwój optycznych wzorców częstotliwości.
W wystąpieniu zostanie zaprezentowany projekt budowanego obecnie aktywnego optycznego zegara nowej generacji, gdzie wykorzystując zjawisko nadpromienistości ma być generowanie ultrastabilne i dokładne promieniowanie laserowe o szerokości spektralnej na poziomie µHz [2]. W przeciwieństwie do klasycznego lasera, gdzie medium świecące ma szeroki zakres spektralny, a mod pracy lasera wybierany jest zewnętrznym rezonatorom w nadpromienistym układzie jest odwrotnie (przedstawione schematycznie na Rys. 1). Dzięki użyciu ekstremalnie wąskiego przejścia atomowego o szerokości naturalnej na poziomie µHz do mHz i nadpromienistości układ taki jest nieczuły na deformacje wnęki optycznej w której się znajdują używane atomy.
W trakcie wystąpienia zaprezentowane zostaną też wybrane aplikacje nowego aktywnego zegara atomowego oraz już istniejących pasywnych zegarów w badaniu zmienności stałych fundamentalnych, szukaniu ciemnej materii i obserwowaniu fal grawitacyjnych [3].

Rys. 1. Schemat porównujący działanie standardowego i nadpromienistego lasera.