Недавно команда профессора Чжан Тяньшу из Аньхойского института оптики и точных механики (Китайская академия наук) создала компактный лазер с высокой стабильностью частоты. Он работает в непрерывном режиме и генерирует излучение в одной продольной моде — это важно для точных измерений в атмосфере и экологическом мониторинге. Результаты работы опубликованы в журнале Optics and Laser Technology.

Такой тип лазеров применяют в гравитационно-волновых детекторах, квантовой оптике и системах усиления излучения. Но для экологических задач критична не только однородность светового пучка, но и стабильность частоты — с этим плохо справляются обычные полупроводниковые и волоконные лазеры.

Ученые использовали кольцевой резонатор и технологию стабилизации частоты по линиям поглощения йода. Они «привязывали» частоту лазера к определенному участку спектра йода и регулировали длину резонатора с помощью обратной связи. Это позволило добиться долговременной стабильности.

Характеристики лазера:

• Качество пучка: M² = 1.05 (горизонталь), 1.19 (вертикаль) — почти идеальная фокусировка.
• Ширина линии: меньше 10 МГц — чистое одномодовое излучение.
• Без стабилизации дрейф частоты превышал 200 МГц, но с системой фиксации укладывался в 4 МГц за 7 часов работы.

Одномодовый лазер (SLM — single-longitudinal-mode) — это лазер, излучающий свет строго на одной частоте, без «паразитных» волн. Представьте хор, где все поют одну ноту, а не гудят вразнобой. Такая чистота нужна для точных измерений, где малейший шум искажает результат.

Конструкция прибора компактна и устойчива к внешним воздействиям, что важно для полевых измерений. Такой лазер может стать основой для новых систем мониторинга загрязнений воздуха и парниковых газов.

Этот лазер полезен не только для науки, но и для практики. Например:

• Мониторинг выбросов заводов — можно точно определять концентрацию вредных газов (NO₂, SO₂) даже в сложных условиях.
• Контроль утечек метана — он сильный парниковый газ, и его вовремя обнаружение критично для климата.
• Спутниковые лидары — стабильный лазер улучшит данные дистанционного зондирования Земли.

Хотя разработка впечатляет, остается вопрос: как поведет себя система в экстремальных условиях — например, при перепадах температуры или вибрации? В статье нет данных о тестах в жестких полевых условиях, а это важно для реального применения.

Ранее ученые изобрели лазер с низкой зернистостью.