日前，兩套全新定制型Montana超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫器在國(guó)內(nèi)完成安裝，兩套設(shè)備將用于低溫光學(xué)原子鐘的相關(guān)研究。這是Montana超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫器在國(guó)內(nèi)的又一全新應(yīng)用方向。

超穩(wěn)定的激光是現(xiàn)代高精度測(cè)量科學(xué)的重要手段之一。高度相干的穩(wěn)定激光可以被應(yīng)用于引力波探測(cè)、射電天文學(xué)、低相位噪聲的微波合成器。近幾年來，超穩(wěn)定激光新的用途是用于精確記錄時(shí)間流逝的原子鐘。原則上原子鐘的極限準(zhǔn)確度僅受限于只有幾個(gè)毫赫茲的激光帶寬。然而這就要求了全新一代超穩(wěn)定的激光器需要達(dá)到10-18的穩(wěn)定度。

近年來，人們研究發(fā)現(xiàn)在低溫硅腔中的激光器具有非常高的穩(wěn)定性，將工作溫度降至4 K時(shí)可提供諸多優(yōu)勢(shì)。首先，涂層熱噪聲在4 K時(shí)顯著降低，不穩(wěn)定性降低至10−18水平；其次熱膨脹（CTE）在極低溫時(shí)迅速減小，進(jìn)一步減少了溫度波動(dòng)的影響。超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫系統(tǒng)中的光學(xué)腔尤其適用于超高精度的原子鐘系統(tǒng)以及需要特殊超高穩(wěn)定度的精密低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)。

自2017年科研人員基于Montana搭建了超穩(wěn)定光學(xué)微腔并將重要的結(jié)果發(fā)表在PRL期刊以來，Montana超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)恒溫器在超穩(wěn)定光學(xué)微腔方面的應(yīng)用引起了科學(xué)家廣泛的興趣。

光學(xué)微腔低溫系統(tǒng)的樣品腔結(jié)構(gòu)示意圖*

用于光學(xué)微腔的Montana超穩(wěn)定低溫光學(xué)系統(tǒng)示意圖*

日前，由Montana Instruments公司根據(jù)我國(guó)用戶的要求全新打造的兩套超高穩(wěn)定性光學(xué)微腔低溫系統(tǒng)已完成安裝并交付使用。系統(tǒng)將用于基于光學(xué)微腔的原子鐘相關(guān)的超高精度科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

基于Montana S200型超精細(xì)低溫光學(xué)系統(tǒng)定制的用于光學(xué)微腔低溫系統(tǒng)外觀圖

該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)于mK級(jí)的溫度穩(wěn)定性和超低振動(dòng)，為超精密的光學(xué)實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的環(huán)境。系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)多個(gè)光學(xué)窗口和多種電學(xué)通道，滿足用戶的各種光電測(cè)量需求。因此該系統(tǒng)不僅適用于光學(xué)微腔實(shí)驗(yàn)，還適用于多種需要超穩(wěn)定低溫環(huán)境的精密光學(xué)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

* Ultrastable Silicon Cavity in a Continuously Operating Closed-Cycle Cryostat at 4 K, PRL 119, 243601 (2017)

Montana超精細(xì)多功能無液氦低溫光學(xué)系統(tǒng)

先進(jìn)光學(xué)恒溫器制造商Montana Instruments多年來為低溫光學(xué)、量子信息等領(lǐng)域提供高性能的光學(xué)恒溫器而廣受贊譽(yù)。作為低溫光學(xué)恒溫器的旗艦產(chǎn)品，Montana Instruments在S系列基礎(chǔ)上推出了全新型號(hào)CryoAdvance系列。該系列的目標(biāo)是助力科技工作者在先進(jìn)材料和量子信息領(lǐng)域的研究更上一層樓。

CryoAdvance 新特色

? 自動(dòng)控制：全新智能觸摸屏系統(tǒng)，“一鍵式操作”，實(shí)時(shí)顯示溫度、穩(wěn)定性、真空度等多種指標(biāo)。

? 模塊化設(shè)計(jì)：多種配置可選，快速滿足各種實(shí)驗(yàn)需求，后續(xù)升級(jí)簡(jiǎn)單。

? 多通道設(shè)計(jì)：基本配置已包含光學(xué)窗口+直流電學(xué)+高頻電學(xué)通道。

? 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：新設(shè)計(jì)在變溫和振動(dòng)穩(wěn)定性上進(jìn)一步優(yōu)化。

CryoAdvance 50主要參數(shù)

? 低溫極限：3.2K

? 震動(dòng)穩(wěn)定性：<5 nm（峰-峰值）

? 降溫時(shí)間： 300K-4.2K~2小時(shí)

? 樣品腔空間：Φ53 mm ×100 mm

? 光學(xué)窗口：5個(gè)光學(xué)窗口，可選光纖引入

? 水平光路高度：140 mm

? 窗口材料：多種材質(zhì)可選

? 基本電學(xué)通道：20條直流通道。

? 接口面板：雙RF接口+25DC接口

Cryostation® s200系統(tǒng)

s200系統(tǒng)具有超大的樣品腔，可滿足多種低溫光學(xué)實(shí)驗(yàn)方案和高度定制化的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)方案。

? 低溫極限：3.6K

? 震動(dòng)穩(wěn)定性：<15 nm（峰-峰值）

? 降溫時(shí)間： 300K-4.2K ~10小時(shí)

? 樣品腔空間：Φ196 mm ×75 mm

? 光學(xué)窗口：9個(gè)光學(xué)窗口

? 窗口材料：多種材質(zhì)可選

? 接口面板：多種接口可選