Лазерный мир

Н.Беверини, А.Басти, Ф.Боси, Г.Карелли, Д.Чампини, А.Ди Вирджилио, И.Ферранте, Ф.Фусо, У.Джакомелли, Э.Макчиони, А.Симонелли, Ф.Стефани, Г.Террени, К.Алтуччи, А.Порцио, Р.Велотта // «Квантовая электроника», 49, № 2 (2019)

GINGER (Gyroscopes IN GEneral Relativity – гироскопы в общей теории относительности) – это предлагаемый эксперимент по измерению в наземной лаборатории, при помощи системы кольцевых лазерных гироскопов большого размера, эффектов, предсказываемых общей теорией относительности: гравиэлектрического эффекта (известного также как эффект Лензе –Тирринга) и гравимагнитного эффекта (или эффекта Де Ситтера). В качестве места проведения эксперимента выбрана Национальная лаборатория Гран-Сассо (Италия) – подземная лаборатория на глубине более тысячи метров, хорошо защищенная от поверхностных возмущений. GINGERINO – это прототип указанного эксперимента на основе квадратного кольцевого лазера со стороной 3.6 м, предназначенный для исследования уровня шума в выбранном месте основного эксперимента. Эксперимент GINGERINO уже выполнил эту задачу, продемонстрировав преимущество подземного размещения. Не достигнув чувствительности, достаточной для фундаментальных физических измерений, он, тем не менее, предоставил важные данные для геофизики и сейсмологии. Высокая чувствительность в полосе частот, составляющей доли герца, и расположение прибора в сейсмически активной области сделали его пригодным для сейсмологических исследований. Прибор зафиксировал последовательность землетрясений в Центральной Италии осенью 2016 г. и многие другие события как в ближней, так и в дальней зоне.

Изобретение лазера обеспечило подходящий источник когерентного излучения для такого рода применений. Кроме того, можно изменить схему работы устройства, вставив лазерную активную среду внутрь кольцевого оптического резонатора. В этом случае разность оптических длин пути при обходе контура светом в двух противоположных направлениях преобразуется в разность частот лазерного излучения, которую можно измерить путем совмещения двух пучков на фотодетекторе.

Промышленные кольцевые лазерные гироскопы (КЛГ) обычно представляют собой He – Ne-лазеры, работающие в режиме одной продольной моды на длине волны 632.8 нм и предназначенные для аэронавигационных приложений. Лазерные гироскопы, используемые для инерциальной навигации, обычно имеют площадь менее 0.02 м2 соответствующую периметру не более 30 см

С конца двадцатого века, благодаря прогрессу в производстве зеркал, появилась возможность строить большие кольцевые лазеры из дискретных оптических элементов. Поскольку чувствительность увеличивается линейно с размером резонатора, а обратное рассеяние обратно пропорционально его четвертой степени [3], то при использовании зеркал с отражательной способностью ~99.999% в оптическом лазерном резонаторе с площадью кольца более 0.5 м2 скорости вращения Земли уже достаточно, чтобы разделить частоты двух встречных пучков. Современный рекорд точности достигнут с помощью Gross Ring (G) в Ветцеле (Германия) – квадратного кольцевого лазера со стороной 4 м, построенного на монолитном блоке из стеклокерамики Zerodur, так что стабильность геометрии кольца обеспечивается чисто пассивным образом. Его точность превышает несколько долей пикорадиана в секунду

Полное содержание на https://quantum-electronics.ru/wp-content/uploads/2019/2i/16881.pdf