Лазерный мир

В МФТИ модернизировали методы генерации и передачи высокостабильных сигналов оптической частоты в рамках проект «Методы генерации и передачи высокостабильных сигналов оптической частоты», над которым работала команда выпускников ФОПФ МФТИ: Гульнары Вишняковой, старшего научного сотрудника — заместителя заведующего лабораторией оптики ультрахолодных ультрахолодных атомных систем и функциональных материалов ЛФИ МФТИ (руководитель проекта), Никиты Жаднова, Константина Кудеярова и Дениса Крючкова, сотрудников лаборатории оптики сложных квантовых систем ФИАН. Об этом CNews сообщили представители МФТИ.
Сегодня оптические стандарты частоты и времени применяются во многих областях, как практических, так и фундаментальных. Сюда относятся формирование национальных и международных шкал времени и частоты, спутниковая навигация, геодезия и сейсмология, астрономические наблюдения, проверка фундаментальных теорий и поиск темной материи. Одним из ключевых направлений в создании, характеризации и применении таких стандартов является разработка ультрастабильных лазерных систем и передача их сигналов на большие расстояния (например, между лабораториями) без потери стабильности.
Коллективу ученых МФТИ и ФИАН удалось разработать ряд ультрастабильных лазерных систем на различных длинах волн и с разными конфигурациями опорных резонаторов. «Нами спроектированы и созданы две системы на основе 48-сантиметровых резонаторов из стекла ULE: в вертикальной и горизонтальной конфигурациях. Относительная нестабильность частоты каждой из лазерных систем не превышает 2∙10-15. Эти лазерные системы уже нашли свое применение в оптическом стандарте частоты на ультрахолодных атомах стронция, разработанном в Главном метрологическом институте России ВНИИФТРИ», — сказала Гульнара Вишнякова.

МФТИ
Принципиальная схема ультрастабильной лазерной системы в составе оптического стандарта частоты на холодных атомах
Ученые разработали также и компактные резонаторы (длиной 2 см) для создания транспортируемых стабилизированных лазерных систем и изучили теоретически и экспериментально эффект влияния оптической мощности на стабильность длины резонаторов. Лазерная система на основе созданного компактного резонатора уже показала свою применимость в лабораторном макете гетеродинного интерферометра, который в будущем может быть масштабирован и использован в проекте гравиметрической космической миссии.
Минимально достижимый уровень нестабильности частоты лазера, стабилизированного по резонатору, определяется фундаментальным эффектом — тепловыми колебаниями зеркал резонатора. Ученые предложили метод, позволяющий осуществить частичную компенсацию тепловых шумов. Также они разработали способ компенсации теплового расширения тела резонатора, позволяющий создавать оптические опорные резонаторы с нулевым тепловым изменением длины их материалов, и провели моделирование, подтвердившее эффективность метода.
Проблема передачи оптического сигнала частоты как по оптоволоконным, так и по открытым воздушным каналам — еще один аспект исследования. Ученые разработали системы для передачи оптического сигнала частоты, включая систему детектирования и активной компенсации фазовых шумов, вносимых каналом передачи. В результате ими создана, исследована и зарегистрирована в качестве полезной модели новая конфигурация интерферометра для системы компенсации фазовых шумов, позволяющая снизить вклад собственных шумов системы в нестабильность передаваемого сигнала.

Источник: https://www.cnews.ru/news/line/2024-06-24_v_mfti_modernizirovali_metody