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中國科大研制出可見光波段矢量光譜分析儀 實現(xiàn)MHz級高精度頻率
2025年08月04日 10:25:56
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：580
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉駿秋團隊與合作者成功研制出一種新型可見光矢量光譜分析儀，其具備518–541nm及766–795 nm的寬光譜覆蓋范圍，頻率分辨率達到161kHz。同時，系統(tǒng)引入堿金屬原子和碘分子的超精細結(jié)構(gòu)作為頻率基準，實現(xiàn)了MHz級別的高精度頻率標定。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉駿秋團隊與合作者在集成光學(xué)領(lǐng)域取得重要進展，成功研制出一種新型可見光矢量光譜分析儀。該儀器首次實現(xiàn)對可見光波段集成光學(xué)器件的高精度、寬帶寬、矢量化光譜測量。相關(guān)成果以“A hyperfine-transition-referenced vector spectrum analyzer for visible-light integrated photonics”為題發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。
近年來，隨著可見光集成光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，具備微型化、輕量化和低功耗優(yōu)勢的芯片級光學(xué)原子鐘成為研究熱點，有望推動高精度頻率計量技術(shù)在更廣泛場景中的落地應(yīng)用。然而，實現(xiàn)對這類芯片級器件的高效表征仍面臨巨大挑戰(zhàn)，其中最大的瓶頸在于缺乏兼顧寬光譜帶寬與高頻譜分辨率的測量技術(shù)與儀器。
針對這一關(guān)鍵難題，研究團隊創(chuàng)新設(shè)計并研制出新型矢量光譜分析儀，具備518–541nm及766–795 nm的寬光譜覆蓋范圍，頻率分辨率達到161kHz。該系統(tǒng)基于外腔半導(dǎo)體激光器，結(jié)合寬帶啁啾周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)實現(xiàn)倍頻，實現(xiàn)高功率、窄線寬、無跳模的可見光連續(xù)可調(diào)諧激光輸出。同時，系統(tǒng)引入堿金屬原子和碘分子的超精細結(jié)構(gòu)作為頻率基準，實現(xiàn)了MHz級別的高精度頻率標定。
新研制出的可見光波段矢量光譜分析儀不僅填補了可見光集成器件在寬帶矢量光譜測量方面的技術(shù)空白，還率先實現(xiàn)了多項關(guān)鍵應(yīng)用。例如，研究團隊借助該系統(tǒng)首次完成了從近紅外到可見光的微腔跨倍頻程色散特性測量，精確表征了色散波的位置，對片上跨倍頻程光頻梳、超連續(xù)譜和非線性頻率轉(zhuǎn)換等應(yīng)用中關(guān)鍵的相位匹配設(shè)計具有重要意義。
此外，該儀器還可解析傳統(tǒng)光譜儀難以分辨的低重復(fù)頻率光頻梳結(jié)構(gòu)，其頻率分辨率為3MHz，能夠滿足高精度光通信、微波頻率合成和激光穩(wěn)頻等先進系統(tǒng)的測量需求。
可見光作為人類視覺感知的主要波段，在眾多領(lǐng)域研究中扮演著至關(guān)重要的角色。該儀器高品質(zhì)、高性能的特性，將有望為空間導(dǎo)航、地球測繪、量子精密測量等戰(zhàn)略領(lǐng)域提供強有力支撐，加強關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)，進一步實現(xiàn)科技強國的宏偉目標。
素材來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)新聞網(wǎng)
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