羅納德·德雷弗（Ronald Drever）以聯(lián)合創(chuàng)立LIGO項(xiàng)目和引力波研究而聞名，同時(shí)他對(duì)激光穩(wěn)定的貢獻(xiàn)對(duì)光子學(xué)界有廣泛的影響。
最近幾周全球各地多家報(bào)紙和科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道了一則令人難過(guò)的消息：蘇格蘭物理學(xué)家Ronald Drever，引力波探測(cè)的先驅(qū)者，于3月7日逝世，享年85歲。世人關(guān)注的焦點(diǎn)自然而然集中在Drever聯(lián)合創(chuàng)建美國(guó)激光干涉儀引力波觀測(cè)臺(tái)（LIGO）項(xiàng)目方面的貢獻(xiàn)。去年該項(xiàng)目通過(guò)改進(jìn)靈敏度，首次報(bào)道稱發(fā)現(xiàn)引力波——這是令人難以置信的壯舉，享譽(yù)全球。
然而，也許沒(méi)有被廣泛認(rèn)可的是，Drever研究的創(chuàng)新之處已經(jīng)成為激光科學(xué)的重要一環(huán)。 所謂的創(chuàng)新即Pound–Drever–Hall (PDH)激光穩(wěn)定方案，激光器的發(fā)射頻率通過(guò)光學(xué)法布里——珀羅腔的諧振被高精度鎖定。PDH穩(wěn)定方法不僅在高靈敏度干涉引力波檢測(cè)器開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用，而且由于實(shí)驗(yàn)需要窄線寬穩(wěn)定激光器，而成為超細(xì)原子光譜、光頻標(biāo)準(zhǔn)和量子光學(xué)的重要且廣泛使用的工具。
20世紀(jì)70年代，Drever在格拉斯哥大學(xué)首次開(kāi)始了他的引力波檢測(cè)研究，在那里他和Jim Hough成立了研究小組，主要研究設(shè)計(jì)、建造和穩(wěn)定大型光學(xué)干涉儀，Jim Hough是格拉斯哥大學(xué)引力波研究所主任。20世紀(jì)80年代初，Drever搬到美國(guó)加州理工學(xué)院，與加州理工學(xué)院的Kip Thorne和麻省理工學(xué)院的Rai Weiss合作，三人創(chuàng)立了LIGO項(xiàng)目，在哈佛和利文斯頓設(shè)立兩個(gè)獨(dú)立的臂長(zhǎng)4公里的巨型L型干涉儀。
PDH項(xiàng)目被首次提出是在1983年發(fā)表于《Applied Physics B》雜志的文章“使用光學(xué)諧振器穩(wěn)定激光相位和頻率”，文章由格拉斯哥的Drever，Hough等人和來(lái)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局和科羅拉多大學(xué)的John Hall和Frank Kowalski等人共同執(zhí)筆。 該方法依賴于捕獲和分析光學(xué)法布里——珀羅腔反射的已被射頻信號(hào)相位調(diào)制的激光束。所得到的相位測(cè)量結(jié)果能夠給出激光頻率相對(duì)于腔諧振的相對(duì)位置的信息，并且向激光控制電路反饋誤差信號(hào)進(jìn)而穩(wěn)定激光器。據(jù)Thomson Reuters科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，世界各地的光學(xué)實(shí)驗(yàn)室都在使用該技術(shù)，該論文被引用了2000多次。
Ron Drever在他的實(shí)驗(yàn)室。感謝J. Hough。
有趣的是，在這篇論文中，Pound并不是作者之一。Drever的靈感是基于相位穩(wěn)定的光學(xué)模擬，而在20世紀(jì)40年代，哈佛物理學(xué)家Robert Pound已經(jīng)開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)用以穩(wěn)定微波頻率，這就是為什么Pound的名字是這項(xiàng)技術(shù)的代名詞。“20世紀(jì)50年代，Drever與Pound一起工作了一年，也許靈感源于這一經(jīng)歷。” Hough解釋道，他是1983年那篇文章的作者之一，記得很多寫(xiě)作細(xì)節(jié)。“Pound沒(méi)有在文章中署名，但他的工作是被公認(rèn)的。”
Drever后來(lái)聯(lián)系了科羅拉多州的John（通常叫Jan）Hall，一位在高分辨率光譜學(xué)方面享有聲望的實(shí)驗(yàn)專家，進(jìn)而使他的想法成為現(xiàn)實(shí)。后來(lái)，Hall因光譜光頻梳的研究成果獲得了2005年諾貝爾物理獎(jiǎng)。Hough說(shuō)：“Jan Hall和Drever都非常尊重彼此。”
1983年論文中報(bào)道的實(shí)驗(yàn)提到，鎖定染料激光和氣體激光穩(wěn)定腔并實(shí)現(xiàn)了100Hz量級(jí)的線寬。如今的方案改進(jìn)和腔優(yōu)化意味著60 mHZ的線寬是可能的。
科羅拉多州的Jun Ye在退休之前與Hall以及加州理工學(xué)院的Drever一塊工作。自從他在學(xué)生時(shí)代初次接觸PDH以來(lái)，他的大部分職業(yè)生涯都在使用PDH方案。他說(shuō)：“PDH方案具有令人難以置信的可靠性，使其真正成為主要的鎖定機(jī)制。從今往后，我們?nèi)匀粫?huì)使用它來(lái)嘗試制造線寬僅為幾毫赫茲的超穩(wěn)定激光器。”
重要的是，與其他穩(wěn)定方案相比，PDH方案反應(yīng)迅速，并且由于它是基于相位的，因此它很大程度上不受強(qiáng)度波動(dòng)的影響，十分可靠。加之它的高效性，及其相對(duì)簡(jiǎn)單的方式和低廉的價(jià)格，使它成為一種非常流行的技術(shù)。
法國(guó)巴黎Kastler Brossel實(shí)驗(yàn)室研究員Sylvain Gigan回憶說(shuō)，他在量子光學(xué)博士期間花費(fèi)了大量時(shí)間，盯著PDH方案的誤差信號(hào)。“PDH技術(shù)是以非常簡(jiǎn)單可靠的方式獲得誤差信號(hào)。還有很多其他國(guó)家的技術(shù)，但據(jù)我看來(lái)，PDH技術(shù)絕對(duì)是迄今為止最可靠的技術(shù)，”他在《Nature Photonics》中說(shuō)道，“對(duì)我來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)在Drever的職業(yè)生涯中可能被認(rèn)為是次要的，更重要的是這是光學(xué)模擬信號(hào)處理的完美范例之一，也絕對(duì)是創(chuàng)造激光歷史的最佳范例之一。”
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