OFweek激光網(wǎng)訊：自從第一束激光誕生以來，激光技術(shù)就持續(xù)不斷的發(fā)展。在國防、科技、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、教育等多個領(lǐng)域得到廣泛的運用。近日，隨著“墨子”號和“天宮二號”相繼進入太空，科研領(lǐng)域迎來一波小高潮。無論是“墨子”的激光通信實驗還是“天宮二號”的冷原子鐘，在這些高端科學(xué)實驗中，我們都能看到激光的影子，激光技術(shù)在科研領(lǐng)域的地位日益凸顯。
墨子號：空間高速相干激光通信試驗
“墨子號”是世界上首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，經(jīng)過了十三年的準備，主要進行空間和地面的量子通訊試驗，由潘建偉院士主導(dǎo)。同時，中科院上海光機所研制的空間高速相干激光通信載荷搭載量子衛(wèi)星發(fā)射升空，開展衛(wèi)星與新疆、北京地面站之間的高速相干激光通信技術(shù)驗證。
空間高速相干激光通信既是在量子衛(wèi)星飛行的過程中，向地面精準的傳輸兩個糾纏的量子，需要衛(wèi)星與地面站高精度跟瞄。科學(xué)家將這種點對點的跟瞄比喻為“針尖對麥芒”，飛行的量子衛(wèi)星攜帶的兩個激光器分別瞄準兩個地面站，激光在這里就是那根點和點之間的連線。這也是我國首次開展空間高速相干激光通信試驗，標志著我國初步具備研制星間相干激光通信載荷的能力。
天宮二號：冷原子鐘
空間冷原子鐘主要包括物理單元、微波單元、光學(xué)單元和控制單元四大組成部分，每個單元都有非常高的技術(shù)指標，其工作原理是利用激光冷卻和俘獲技術(shù)獲得接近絕對零度（μK量級）的超冷原子團，然后采用移動光學(xué)黏團技術(shù)將其沿軸向拋射。
在微重力環(huán)境下，原子團可以做超慢速均速直線運動。處于純量子基態(tài)上的原子經(jīng)過環(huán)形微波腔，與分離微波場兩次相互作用后產(chǎn)生量子疊加態(tài)，經(jīng)由原子雙能級探測器測出處于兩種量子態(tài)上的原子數(shù)比例，獲得原子躍遷幾率，改變微波頻率即可獲得原子鐘的譜線Ramsey條紋。預(yù)計微重力環(huán)境下所獲得的Ramsey中心譜線線寬可達0.1 Hz，比地面冷原子噴泉鐘譜線窄一個數(shù)量級，利用該譜線反饋到本地振蕩器即可獲得高精度的時間頻率標準信號。激光冷卻原子技術(shù)與空間微重力環(huán)境相結(jié)合，有望在空間軌道上獲得比地面上的線寬要窄一個數(shù)量級的原子鐘譜線，從而進一步提高原子鐘精度，這將是原子鐘發(fā)展史上又一個重大突破。
顯然，激光的特殊性質(zhì)以及激光技術(shù)所創(chuàng)造出的特殊環(huán)境，都能為科研工作很好服務(wù)。隨著我國科研領(lǐng)域的大力度投入，科技創(chuàng)新能力持續(xù)提升，戰(zhàn)略高新技術(shù)不斷突破。未來，激光技術(shù)也將進一步發(fā)展，與多個學(xué)科有效結(jié)合，推動國家重大科技項目發(fā)展。 |
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