精密測量院在真空紫外光梳光譜領(lǐng)域取得重要進展

2024-08-01 08:50:34來源：中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院關(guān)鍵詞：真空紫外光梳光譜閱讀量：1172

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】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)域取得重要進展。團隊成員利用自主研制的VUV光梳系統(tǒng)，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，光譜分辨能力優(yōu)于30 MHz。該成果證實了精密測量院自主搭建的VUV光梳系統(tǒng)具備精密測量的能力，為在更高精度上開展真空紫外乃至極紫外波段簡單原子分子精密譜測量奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。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(yīng)用價值，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展精密光譜測量，可以探究量子電動力學(xué)(QED)理論的適用邊界。基于此，柳曉軍研究團隊于2020年率先研制了國內(nèi)首套、參數(shù)達到國際先進水平的VUV/XUV光學(xué)頻率梳系統(tǒng)。然而，利用VUV/XUV光學(xué)頻率梳系統(tǒng)開展光梳光譜測量存在諸多技術(shù)難點，如：千瓦級飛秒共振增強腔的穩(wěn)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光梳線寬的操控等。截至目前，世界上僅有兩個團隊完成了VUV/XUV光梳光譜測量工作。

　　精密測量院研究團隊通過刻苦攻關(guān)，攻克了上述技術(shù)難點，成功在VUV波段實現(xiàn)了光梳光譜測量，成為當(dāng)前國際上第三個掌握VUV波段光梳光譜技術(shù)的團隊。結(jié)合對二氧化氮分子的光譜測量，證實VUV波段光梳光譜分辨能力優(yōu)于30 MHz。考慮各種光譜展寬效應(yīng)后，得到VUV光梳梳齒線寬小于28 MHz。此外，通過大范圍掃描光梳重復(fù)頻率，該VUV光梳系統(tǒng)還可以用于絕對頻率精密測量，待進一步技術(shù)改進后，精度有望進入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)院等部門長期以來的大力支持。

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