近日，精密測(cè)量院柳曉軍研究團(tuán)隊(duì)在真空紫外（VUV）光梳光譜研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)成員利用自主研制的VUV光梳系統(tǒng)，成功測(cè)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(shí)了精密測(cè)量院自主搭建的VUV光梳系統(tǒng)具備精密測(cè)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(cè)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(bào)》（Optics Letters）上。

作為一種新型窄線寬、臺(tái)面型相干光源，真空/極紫外（VUV/XUV）光學(xué)頻率梳在精密測(cè)量物理領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，因而備受科研工作者關(guān)注。例如，在VUV/XUV波段對(duì)少電子原子或離子體系開展精密光譜測(cè)量，可以探究量子電動(dòng)力學(xué)（QED）理論的適用邊界。基于此，柳曉軍研究團(tuán)隊(duì)于2020年率先研制了國內(nèi)首套、參數(shù)達(dá)到國際先進(jìn)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(cè)量存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，如：千瓦級(jí)飛秒共振增強(qiáng)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(gè)團(tuán)隊(duì)完成了VUV/XUV光梳光譜測(cè)量工作。

　 ?精密測(cè)量院研究團(tuán)隊(duì)通過刻苦攻關(guān)，攻克了上述技術(shù)難點(diǎn)，成功在VUV波段實(shí)現(xiàn)了光梳光譜測(cè)量，成為當(dāng)前國際上第三個(gè)掌握VUV波段光梳光譜技術(shù)的團(tuán)隊(duì)。結(jié)合對(duì)二氧化氮分子的光譜測(cè)量，證實(shí)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(duì)頻率精密測(cè)量，待進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)后，精度有望進(jìn)入kHz量級(jí)。

利用VUV光梳測(cè)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(bào)》上。精密測(cè)量院博士生朱穆峰為第一作者，副研究員華林強(qiáng)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。

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