銣原子高分辨頻梳光譜的研究.pdf

1、光譜測(cè)量技術(shù)是探究原子分子基本物理結(jié)構(gòu)的重要方法。激光的出現(xiàn)和非線性光學(xué)的發(fā)展，使光譜測(cè)量的靈敏度、光譜的分辨率、光譜的時(shí)間和空間分辨本領(lǐng)提高了若干數(shù)量級(jí)，為高靈敏光譜技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，極大地促進(jìn)了原子分子物理學(xué)的發(fā)展。上個(gè)世紀(jì)90年代，飛秒光學(xué)頻率梳的發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了光學(xué)頻率和微波頻率的連接，而且進(jìn)一步推動(dòng)了光譜精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，形成了極具前景的頻梳光譜技術(shù)。這種光譜技術(shù)克服了連續(xù)激光吸收光譜數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng)和傅里葉變換光譜靈敏度低的缺點(diǎn)

2、，在較寬的光譜頻段可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)直接用于對(duì)原子分子的光譜測(cè)量，因此被廣泛地應(yīng)用于原子分子基本常數(shù)測(cè)量、大氣化學(xué)動(dòng)力學(xué)和污染控制等研究領(lǐng)域。
　　本文以光學(xué)頻率梳為光源，利用頻梳光譜技術(shù)獲取銣原子高分辨的頻梳光譜，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.利用反向傳播的光學(xué)頻率梳輸出脈沖，作用于熱的銣原子樣品上，兩步激發(fā)銣原子從5S1/2躍遷到5D5/2態(tài)。實(shí)驗(yàn)中掃描光學(xué)頻率梳的重復(fù)頻率，通過(guò)探測(cè)6P3/2-5S1/2的熒光信號(hào)獲得高分辨

3、的銣原子（87Rb和85Rb）的5S1/2--5P3/2-5D5/2頻梳光譜。研究了銣原子溫度、光學(xué)頻率梳平均輸出功率對(duì)頻梳光譜強(qiáng)度的影響。利用斬波器對(duì)光學(xué)頻率梳輸出的飛秒脈沖進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，使頻梳光譜信號(hào)的信噪比得到了極大提高。
　　2.利用飛秒光學(xué)頻率梳和連續(xù)激光器組合實(shí)現(xiàn)銣原子頻梳光譜的測(cè)量。該技術(shù)有效地克服了飛秒光學(xué)頻率梳每個(gè)梳齒模式的功率較低，導(dǎo)致光譜的靈敏度受到限制的缺點(diǎn)。采用連續(xù)激光器激發(fā)銣原子實(shí)現(xiàn)5S1/2-5P3/

4、2躍遷，飛秒光學(xué)頻率梳的輸出脈沖實(shí)現(xiàn)銣原子5P3/2-5D5/2的躍遷。通過(guò)在銣原子D2線附近掃描連續(xù)激光器的頻率，探測(cè)6P3/2-5S1/2的熒光信號(hào)獲得高分辨的銣原子的5S1/2--5P3/2-5D5/2頻梳光譜。研究了銣原子溫度和半導(dǎo)體激光器功率對(duì)頻梳光譜信號(hào)的影響，理論擬合和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　3.通過(guò)飛秒光學(xué)頻梳和連續(xù)激光的拍頻信號(hào)，獲得了它們的干涉光譜，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了二者干涉信號(hào)的頻率間距和連續(xù)激光輸出頻率的關(guān)系，利用此結(jié)