鉆石很貴，但還真有用！世界上第一臺鉆石布里淵激光器誕生！

鉆石是激光器一種特別有趣的材料，主要有兩個原因：鉆石的高熱導率意味著有可能制造出同時具有高穩(wěn)定性和高功率的微型激光器，與其他材料相比，鉆石音傳播速度也要高得多，這為激光器提供了在難以到達的毫米波波段，直接合成頻率的次要能力。在發(fā)表在《應用物理快報·光子學》期刊上的研究，研究人員表明：鉆石中的光聲相互作用特別強。

研究人員還展示了第一臺使用鉆石的臺式布里淵激光器。這一結果是一項突破，因為它為布里淵激光器提供了一種非常實用的方法，大大提高了性能范圍。與早期布里淵激光器相比，鉆石版本的激光器，無需限制波導中的光波或聲波來增強相互作用。這意味著布里淵激光器在尺寸上可以更容易地縮放，并且在控制激光特性和增加功率方面具有更大的靈活性。

鉆石為開始開發(fā)布里淵激光器的獨特特性提供了一種新途徑。只有極少量的廢能沉積在載音材料中。這導致了一系列功能，包括具有超純和穩(wěn)定輸出頻率的光束生成，新頻率的生成，以及潛在的具有異常高效率的激光器。麥格理大學的里奇·米爾德倫(Rich Mildren)表示：這一發(fā)展提供了一條通往高功率激光器的新途徑，這種激光器效率極高，具有微妙的頻率特性，如低相位噪聲和窄線寬。

這些特性是對無噪聲頻率特性要求最高標準應用所需的特性，如超靈敏的引力波探測或操縱量子計算機中的大型量子位陣列。另一個突破性的成果是：鉆石可以合成超出微波波段非常純凈的頻率。由于鉆石中的聲速非常高，高達18千米/秒，比空氣傳播速度高了太多，輸入泵浦光束和激光線之間的頻率間隔，比其他材料中的頻率間隔要高出許多倍。

這一特性可用于通過一種稱為光混頻的技術在毫米波波段(30-300 GHz)產(chǎn)生頻率。布里淵激光合成這些頻率很重要，因為有一種內(nèi)在機制可以將頻率噪聲降低到下一代雷達和無線通信系統(tǒng)所需的水平，這一直是電子學或其他基于光子發(fā)電方案面臨的主要挑戰(zhàn)。到目前為止，這項研究已經(jīng)量化了鉆石中光-聲相互作用的強度，這是預測未來設計和性能的基本參數(shù)。

研究還演示了一種功率在10W以上的實用裝置，該項目的首席博士生白振旭博士說：我們現(xiàn)在可以開始以一種新的方式來考慮布里淵激光器的設計，而不是將其作為一種僅限于小型導波結構的現(xiàn)象，或者作為光纖激光器的有害影響。研究作者們正在將他們未來的工作重點，放在擴大激光能力的范圍上，方法是展示具有更高頻率純度和功率的激光器，以支持量子科學、無線通信和傳感領域的未來進步。

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博科園｜研究/來自：澳大利亞研究理事會

參考期刊《應用物理快報·光子學》

DOI: 10.1063/1.5134907

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