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兰姆凹陷验证实验

2023.1.10

兰姆作出理论预测后,并没有马上发表,而是将手稿寄给激光器的另外两位先驱,贾万和本勒特(Bennett),请他们发表意见。贾万回信说,他虽然没有观察到这个现象,但相信会有,因为他曾观察到与之有关的推频效应。本勒特则把自己的实验记录寄给兰姆,他在激光输出随调谐频率变化的曲线中没有找到凹陷信号,表示对此没有信心。他所在的贝尔实验室有一位同事叫R.A.麦克发伦(R.A.McFarlane),得知后对这个问题产生了兴趣,主动承担起实验研究的工作。

他用磁致伸缩方法使氦氖激光器的光学腔改变长度,从而调整谐振频率,开始时,他的激光管中用的是自然丰度的气体(氖的成分为20Ne,90.92%;21Ne,0.26%;22Ne,8.82%),在谐振曲线上也没有观察到凹陷,但他注意到曲线有些不对称,似乎是两种频率叠加而成的。他意识到这可能是氖的同位素效应,于是在贾万的帮助下,做了22Ne(纯度达99.5%)的氦氖激光器,果然,在中心频率附近出现了微浅的凹陷信号。功率加大后,凹陷随之变深,形成明显的鸵峰曲线。

于是,麦克发伦、本勒特和兰姆三人联名于1963年发表了实验结果,正式宣布兰姆凹陷的存在。与此同时,贾万也发表了类似报告。从此,单模稳频氦氖激光器登上了精密计量工作的舞台,在长度和频率的计量中发挥了重要作用,并且开辟了激光稳频的广阔领域。

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