OFweek激光網訊：自從第一束激光誕生以來，激光技術就持續不斷的發展。在國防、科技、工業、農業、醫學、教育等多個領域得到廣泛的運用。近日，隨著“墨子”號和“天宮二號”相繼進入太空，科研領域迎來一波小高潮。無論是“墨子”的激光通信實驗還是“天宮二號”的冷原子鐘，在這些高端科學實驗中，我們都能看到激光的影子，激光技術在科研領域的地位日益凸顯。
墨子號：空間高速相干激光通信試驗
“墨子號”是世界上首顆量子科學實驗衛星，經過了十三年的準備，主要進行空間和地面的量子通訊試驗，由潘建偉院士主導。同時，中科院上海光機所研制的空間高速相干激光通信載荷搭載量子衛星發射升空，開展衛星與新疆、北京地面站之間的高速相干激光通信技術驗證。
空間高速相干激光通信既是在量子衛星飛行的過程中，向地面精準的傳輸兩個糾纏的量子，需要衛星與地面站高精度跟瞄。科學家將這種點對點的跟瞄比喻為“針尖對麥芒”，飛行的量子衛星攜帶的兩個激光器分別瞄準兩個地面站，激光在這里就是那根點和點之間的連線。這也是我國首次開展空間高速相干激光通信試驗，標志著我國初步具備研制星間相干激光通信載荷的能力。
天宮二號：冷原子鐘
空間冷原子鐘主要包括物理單元、微波單元、光學單元和控制單元四大組成部分，每個單元都有非常高的技術指標，其工作原理是利用激光冷卻和俘獲技術獲得接近絕對零度（μK量級）的超冷原子團，然后采用移動光學黏團技術將其沿軸向拋射。
在微重力環境下，原子團可以做超慢速均速直線運動。處于純量子基態上的原子經過環形微波腔，與分離微波場兩次相互作用后產生量子疊加態，經由原子雙能級探測器測出處于兩種量子態上的原子數比例，獲得原子躍遷幾率，改變微波頻率即可獲得原子鐘的譜線Ramsey條紋。預計微重力環境下所獲得的Ramsey中心譜線線寬可達0.1 Hz，比地面冷原子噴泉鐘譜線窄一個數量級，利用該譜線反饋到本地振蕩器即可獲得高精度的時間頻率標準信號。激光冷卻原子技術與空間微重力環境相結合，有望在空間軌道上獲得比地面上的線寬要窄一個數量級的原子鐘譜線，從而進一步提高原子鐘精度，這將是原子鐘發展史上又一個重大突破。
顯然，激光的特殊性質以及激光技術所創造出的特殊環境，都能為科研工作很好服務。隨著我國科研領域的大力度投入，科技創新能力持續提升，戰略高新技術不斷突破。未來，激光技術也將進一步發展，與多個學科有效結合，推動國家重大科技項目發展。 |
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