Уникальный лазер для космоса — какие тайны он поможет раскрыть

Можно ли создать лазер, способный почти не искажаться со временем? Команда из Массачусетского технологического института (MIT) не просто ответила на этот вопрос, а создала такое устройство. Получившийся лазер стал самым стабильным и "чистым" в мире.

Фото: Adelphi Lab Center by Douglas G. LaFon, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Энди Мотт измеряет оптические ограничивающие характеристики нелинейного материала

В чём секрет

Главная особенность — почти полное отсутствие изменений длины волны во времени. У большинства высокоточных лазеров ширина линии — диапазон, в котором "гуляет" длина волны — составляет от 1000 до 10 000 герц. В новом устройстве — всего 20 герц. Это рекорд.

Как этого добились

Исследователи использовали два метра оптоволокна — материал, известный своей способностью создавать стабильный лазерный свет. Но на этом не остановились. Лазер был снабжён системой самоконтроля: он непрерывно сравнивает текущую длину волны со значениями в прошлом и вносит корректировки в реальном времени.

Почему это важно

Малейшие колебания длины волны приводят к ошибкам в сверхточных приборах — от атомных часов до гравитационно-волновых детекторов. Чем уже ширина линии, тем чище сигнал, а значит, выше точность. "Грязный" лазер — это шум в данных и искажённые измерения.

"Высокая ширина линии — один из главных источников погрешностей в системах, работающих на лазерном свете", — отмечают авторы проекта.

Космос зовёт

Главное применение нового лазера — гравитационно-волновые обсерватории в космосе. Именно в таких установках можно максимально использовать его сверхточные характеристики.

Когда сталкиваются чёрные дыры, они создают гравитационные волны — рябь в ткани пространства-времени. Эти волны едва ощутимы, но влияют на форму лазерных лучей в обсерваториях, таких как LIGO. Новый лазер поможет зафиксировать даже самые слабые колебания.

"Это открытие открывает путь к более точным детекторам на орбите Земли", — уверены учёные из MIT.

Уточнения

Ла́зер (от англ. laser, акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - "усиление света посредством вынужденного излучения"), или опти́ческий ква́нтовый генера́тор, — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.