Recently, Professor Chen Jingbiao's team from the School of Electronics, Peking University, achieved key innovations in researching the core laser source technology of the Rydberg Atomic Receiver. The related research paper "External CavityDiode Laser at 509 nm for Cs RydbergAtoms" was officially published in the Journal of Applied Physics, a journal of applied physics under the American Institute of Physics (AIP), marking that the team's research results in the field of special laser light sources for quantum precision measurements have been highly recognized by the international applied physics community.
Absolute Rydberg-Atome sind der Kernträger in Bereichen wie der Quantenpräzisionsmessung, der Erkennung elektrischer Mikrowellenfelder und dem Atomradar. Der 509-nm-Laser ist die Schlüssellichtquelle für die Zwei-Photonen-Anregung absoluter Rydberg-Atome. Herkömmliche frequenzverdoppelte Laserlösungen weisen Nachteile wie große Systeme, hohe Kosten und unzureichende Stabilität auf. Kommerzielle Laser mit externem Resonator im gleichen Wellenlängenband können die strengen Spezifikationen einer schmalen Linienbreite, einer weiten Moden-Hop--freien Abstimmung und gleichzeitig hoher Stabilität nur schwer erfüllen, was die Miniaturisierung und Praxistauglichkeit des Rydberg-Atomradarsystems einschränkt. Als Reaktion auf die oben genannten Probleme der Branche entwickelte das Team erfolgreich einen hochleistungsfähigen 509-nm-Gitter-Halbleiterlaser mit externem Resonator auf Basis der Littrow-Konfiguration.
Optische Ausrüstung. Durch maßgeschneiderte GaN--basierte Laserchips, rauscharmes Schaltungsdesign, hochpräzise Temperaturregelung auf 2 mK--Niveau- und Optimierung der Vorwärtsrückkopplungstechnologie wurden mehrere Kernleistungsdurchbrüche erzielt: Die Laserlinienbreite erreicht 30,0 ± 0,4 kHz und erreicht damit das international fortschrittliche Niveau ähnlicher Geräte mit derselben Struktur. ; Der Modus--Hopping-freie Abstimmbereich beträgt bis zu 152 pm (176 GHz) und die Frequenzdurchlaufrate beträgt bis zu 57,6 GHz/ms, wodurch die schnellen Frequenzsprunganforderungen von Radarempfängern erfüllt werden können. Die Wellenlängenschwankung im freien Betrieb beträgt weniger als 13 Uhr in 2,5 Stunden und die Ausgangsleistung beträgt 5,08 mW.
Das System verfügt über herausragende Vorteile wie kompakte Struktur, gute mechanische Stabilität und kontrollierbare Kosten.
Schwebungsfrequenzdaten (schwarze Punkte) und Lorentz-Anpassungskurve (rote Kurve) von zwei identischen 509-nm-Halbleiterlasern mit externem Hohlraum. Die Linienbreite der Schwebungsfrequenz beträgt 42 kHz und die Linienbreite eines einzelnen Lasersystems beträgt 30,0 ± 0,4 kHz. Diese Errungenschaft ist stark an die technischen Anforderungen des unzerstörbaren Rydberg-Atomempfängers angepasst und bietet eine hochleistungsfähige Kernlichtquellenlösung für Anwendungen wie Quantenpräzisionsmessung, Mikrowellensensorik und Kommunikationsdetektionsintegration auf Basis von Rydberg-Atomen und fördert effektiv die Transformation verwandter Bereiche von der Laborforschung bis zum Ingenieurwesen und der Industrialisierung.
Das Team von Chen Jingbiao beschäftigt sich seit langem mit der Forschung zu Quantenelektronik, Präzisionsmesslasertechnologie und Quantensensorkerngeräten. Dieser Erfolg ist eine weitere wichtige Innovation für das Team im Bereich wichtiger Quantenpräzisionsmessgeräte. Auch in Zukunft wird sich das Team auf nationale strategische Bedürfnisse konzentrieren, die Kerntechnologieforschung und Leistungstransformation vertiefen und solide technische Unterstützung für die qualitativ hochwertige Entwicklung der Quantentechnologie meines Landes und die Verwirklichung einer hohen wissenschaftlichen und technologischen Eigenständigkeit- bereitstellen.
