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科研進(jìn)展

精密測量院在真空紫外光梳光譜領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

發(fā)表日期:2024-07-19來(lái)源:精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng )新研究院放大 縮小

近日,精密測量院柳曉軍研究團隊在真空紫外(VUV)光梳光譜研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團隊成員利用自主研制的VUV光梳系統,成功測量了氙原子(~146.96nm)和二氧化氮分子(~148.32 nm)位于真空紫外波段的躍遷譜線(xiàn),光譜分辨能力優(yōu)于30 MHz。該成果證實(shí)了精密測量院自主搭建的VUV光梳系統具備精密測量的能力,為在更高精度上開(kāi)展真空紫外乃至極紫外波段簡(jiǎn)單原子分子精密譜測量奠定了技術(shù)基礎。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國際知名期刊《光學(xué)快報》(Optics Letters)上。

作為一種新型窄線(xiàn)寬、臺面型相干光源,真空/極紫外(VUV/XUV)光學(xué)頻率梳在精密測量物理領(lǐng)域具有重要應用價(jià)值,因而備受科研工作者關(guān)注。例如,在VUV/XUV波段對少電子原子或離子體系開(kāi)展精密光譜測量,可以探究量子電動(dòng)力學(xué)(QED)理論的適用邊界?;诖?,柳曉軍研究團隊于2020年率先研制了國內首套、參數達到國際先進(jìn)水平的VUV/XUV光學(xué)頻率梳系統。然而,利用VUV/XUV光學(xué)頻率梳系統開(kāi)展光梳光譜測量存在諸多技術(shù)難點(diǎn),如:千瓦級飛秒共振增強腔的穩定工作、高次諧波的高效產(chǎn)生、VUV/XUV光的高效耦合輸出、VUV/XUV光梳線(xiàn)寬的操控等。截至目前,世界上僅有兩個(gè)團隊完成了VUV/XUV光梳光譜測量工作。

精密測量院研究團隊通過(guò)刻苦攻關(guān),攻克了上述技術(shù)難點(diǎn),成功在VUV波段實(shí)現了光梳光譜測量,成為當前國際上第三個(gè)掌握VUV波段光梳光譜技術(shù)的團隊。結合對二氧化氮分子的光譜測量,證實(shí)VUV波段光梳光譜分辨能力優(yōu)于30 MHz??紤]各種光譜展寬效應后,得到VUV光梳梳齒線(xiàn)寬小于28 MHz。此外,通過(guò)大范圍掃描光梳重復頻率,該VUV光梳系統還可以用于絕對頻率精密測量,待進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)后,精度有望進(jìn)入kHz量級。

利用VUV光梳測量NO2分子148.32nm附近躍遷的工作方案示意圖

該研究成果近日以“Measurement of the linewidth of a home-built vacuum ultraviolet comb by frequency comb spectroscopy on NO2”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)快報》上。精密測量院博士生朱穆峰為第一作者,副研究員華林強和研究員柳曉軍為共同通訊作者。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院等部門(mén)長(cháng)期以來(lái)的大力支持。

文章鏈接: https://opg.optica.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-49-13-3757


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