连续输出的窄谱真空紫外激光器

钍-229（229Th）在约148.4纳米处存在一种能量极低的同质异能跃迁，这为实现相干核控制和研制核钟提供了独特机会。近年来的研究进展，尤其是将大量钍-229原子核嵌入透明晶体中以及脉冲真空紫外（VUV）激光器的发展，已使得对该跃迁的初步激光光谱研究成为可能。然而，由于缺乏高强度、窄线宽的真空紫外激光器，相干核操控一直无法实现。本文介绍并报道了一种在148.4纳米波长的连续波（CW）激光器，它是通过镉蒸气中的四波混频（FWM）技术产生的。该激光源的输出功率超过100纳瓦，预计线宽远低于100赫兹，并且具有较宽的波长调谐范围。与以往所有190纳米以下的单频激光器相比，其线宽改善了五个数量级。我们开发了一种空间分辨零差技术，对四波混频引起的相位噪声设定了严格的上限，从而证实了亚赫兹真空紫外线宽的可行性。这项研究解决了基于钍-229的核钟研发中的核心难题，并建立了一个可广泛调谐、超窄线宽的激光平台，有望应用于量子信息科学、凝聚态物理和高分辨率真空紫外光谱学等多个领域。