Оптичні стандарти частоти , квантові стандарти частоти оптичного діапазону. О. с. ч. в порівнянні з квантовими стандартами частоти радіодіапазону мають важливі переваги: вищу стабільність частоти ~10 –13 , а в перспективі ~10 –15 – 10 –16 (у діапазоні СВЧ(надвисокі частоти) — 10 –12 ); можливість створення в одному приладі еталонів частоти (тобто часу) і довжини (інтерферометричні виміри довжини хвилі).
Основним елементом О. с. ч. є газовий лазер (2 на мал.(малюнок) 1 ), що працює в спец.(спеціальний) режимі, який дозволяє виділяти з відносно широкої спектральної лінії (див. Ширіна спектральних лінії ) надзвичайно вузькі списи, що фіксують положення вершини спектральної лінії n 0 (центральної частоти переходу). Спектральні лінії газу в оптичному діапазоні із-за Доплера ефекту мають тонку структуру. Вони складаються із зміщених ліній однорідної ширини, що випромінюються окремими атомами ( мал. 2 ). У слабких світлових полях ця структура не виявляється. У потужних же полях відбувається виборче поглинання енергії частками, що володіють певною швидкістю, внаслідок чого в контурі спектральної лінії «випалюються» вузькі провали (мінімуми потужності випромінювання) з шириною Г, рівній однорідній ширині лінії ( мал. 3 ). Т. до. у резонаторі лазера поширюються 2 хвилі, що біжить назустріч один одному, то кожна з них резонансно поглинається «своєю» групою атомів, отлічающихся.знаком проекції швидкості на вісь резонатора: ±k , де до = з (n— n 0 ) /n 0 . Тому в спектральній лінії випалюються 2 провали. Лише якщо генерація лазера збуджується на частоті резонатора, відповідній вершині спектральної лінії n 0 , обидві хвилі, що біжать, поглинаються одними і тими ж частками і 2 провали зливаються в 1 ( мал. 4 ).
Цей ефект, виявлений в 1962—63 американськими ученими У. Ю. Лембом і В. Р. Беннеттом, дав можливість прийняти як репер частоти частоту генерації лазера, «прив'язану» до частоти n 0 квантового переходу не по доплеровськой ширині (2 на мал.(малюнок) 2 ), а по однорідній ширині Г лінії, що дає точність ~10 –10 – 10 –11 . Проте ця точність не була б досягнута, якби не був ослаблений ефект зсуву (зрушення) спектральної лінії обумовлений зіткненнями часток газу між собою, що можливо при зменшенні тиску. Для цього в резонатор лазера вводиться вічко з поглинаючим газом (3 на мал.(малюнок) 1 ). Якщо при зміні частоти генерації в центрі спектральної лінії випромінювання з'являється мінімум потужності ( мал. 4 ), то в центрі лінії поглинання цей же ефект приводить до максимуму потужності тієї ж однорідної ширини Г ( мал. 5 , а). Завдяки низькому тиску в поглинаючому вічку (10 –3 мм рт . ст ., або 0,13 н / м-код 2 ) ця частота стабільна. Здійснений О. с. ч. з тією, що неоновою для гелію підсилює і метановою поглинає вічками (l = 3,39 мкм ) має g = 300–500 кгц і відносну стабільність частоти ~10 –13 , що означає підтримку частоти ~10 14 гц з точністю до 10 гц .
Подальший прогрес в розвитку О. с. ч. пов'язаний з можливістю виділення ще вужчих ліній, що фіксують частоту квантових переходів на декілька порядків вже однорідної ширини Г спектральної лінії. Це здійснюється в лазері з кільцевим резонатором, що працює як в одинхвилевому, так і в двоххвилевому режимах ( мал. 6 ). При цьому потужність випромінювання лазера із-за ефектів спектрального «вигорання» лінії просторового вигорання середовища і фазової взаємодії на частотах, близьких до центральної частоти переходу, перерозподіляється між хвилями різних типів. Це приводить до виникнення вузьких резонансних піків, які можуть бути на декілька порядків вужчими і різкішими, ніж в разі піків потужності лінійного лазера. Відтворюваність частоти кільцевих лазерів з метановим поглинаючим вічком така ж, як і в разі лінійних лазерів. Існують і ін. методи стабілізації частоти лазерів.
Літ.: Квантова електроніка. Маленька енциклопедія, М., 1969; Басів Н. Р., Беленов Е. М., Надвузькі спектральні лінії і квантові стандарти частоти, «Природа», 1972 № 12.
