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超箭头线宽与稳定光子原子激光器( Ultranarrow Linewidth and Stable Photonic-Atomic Laser )
L Stern W Zhang D Carlson D Popp S Papp
具有高光谱纯度的激光可以实现多种应用空间,包括精密光谱、相干高速通信、物理传感和量子系统的操纵。精细的法布里-珀罗腔的设计和建造已经使主动激光线宽减小(主要用于光学原子钟)取得了巨大的成就。然而,对于在周围环境中以高性能操作的小型化激光系统的需求日益增加。在这里,我们报道了一个紧凑而坚固的光子原子激光器,它包括一个2.5厘米长的20,000细度的单片法布里-珀罗腔和一个微机械铷蒸气电池集成在一起。通过利用腔的短时频率稳定度和原子的长时频率稳定度,我们实现了一种超箭头线宽激光器,该激光器能够集成用于扩展测量。具体而言,我们的激光器在20毫秒的平均时间内支持1imes 10^{-13}1imes 10^{-13}的分数频率稳定性;在300秒内支持7imes 10^{-13}7imes 10^{-13}的分数频率稳定性;热噪声导致的积分线宽为25赫兹;洛伦兹线宽低至0.06赫兹2^2/Hz;被动抗振能力低至10^{-10}10^{-10}/g。我们的工作探索了基于物理设计的单片光子和原子封装的混合激光系统。
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