基于飞秒光学频率梳的双通道光频测量设计

基于差频技术的单块飞秒光学频率梳被广泛应用于光频的精密测量领域.通过将飞秒激光的重复频率和载波包络相移同时锁定至原子钟上,可以将飞秒光学频率梳的稳定状态延长至9h.文中提出了一种基于飞秒光学频率梳的双通道光频测量设计,并且针对两种待测光频的不同情况,给出了不同的测量方法.这种设计对将来实现高效率的光频测量具有重要意义.     

飞秒激光及光钟

结合飞秒激光超强、超快、超稳、宽频、广谱、相干的特点,介绍了其相应的技术应用情况:应用超快特性的微观物理、生物、化学、信息、通信等;以超强应用为对象的材料加工、制备、电子对撞加速器、受控核聚变等;以超稳特性应用为对象的光频测量、长距离测量、光钟等,并简介了光钟。     

633nm波长副基准光频绝对测量实验

为了进行光频的绝对测量实验研究,本课题组研制了基于MgO:PPLN晶体的"单块"结构飞秒激光频率梳,在利用稳频电路将重复频率frep和载波包络相移频率fceo同时锁定到氢原子钟上后,其光频齿的频率稳定度同步于氢原子钟。利用该高稳定度"单块"结构钛宝石飞秒激光频率梳对编号为NO.02的633nm激光波长国家副基准装置进行了激光频率的绝对测量实验,得到了5个峰的测量结果,各光频测量结果相对偏差为10-11量级。     

基于飞秒激光器光学频率梳的绝对距离测量

提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法.将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差.实验结果表明我们的长度测量方法精确度高,分辨力达到纳米量级.最小测量距离达到9 μm,非模糊范围达到5...     

不确定度和稳定度达10-18量级的钙离子光频标

主要回顾了中国科学院精密测量科学与技术创新研究院在液氮低温钙离子光频标的物理系统设计、不确定度评估与稳定度的优化与测量等方面的工作。液氮低温系统为钙离子创造了液氮的温度环境（~ 80 K）,极大降低了钙离子光频标的黑体辐射频移,使钙离子光频标的系统不确定度降至3.0 × 10^-18,成为第五种不确定度进入10^-18的原子/离子光频标体系。为了优化钙离子光频标的稳定度,将钟激光频率参考在Ramsey条纹上,并引入了参考条纹判定算法及自动寻峰算法,使钙离子光频标可长期稳定运行,长期稳定度达到6.3 × 10^-18@524 000 s。     

飞秒激光频率梳测量光频用拍频装置的实验研究

飞秒激光频率梳测量光频实验中会遇到拍频信号信噪比低、高信噪比拍频信号维持时间短的问题。本文针对该问题在光路的准直、稳定维持方面采取了相应的光学、机械结构优化以及对拍频信号采取了先滤波后放大的措施;设计了一种拍频装置,并利用该装置进行了碘稳频633 nm激光器e峰频率的绝对测量实验。     

从长度单位米到时间单位秒:稳频激光-飞秒光梳-铯原子喷泉钟-光钟

报道了中国计量科学研究院(NIM)在复现国际单位制(SI)长度单位米和时间单位秒的研究进展,包括稳频激光、NIM4铯原子喷泉钟和飞秒光学频率梳.NIM4钟不确定度达4.4×10-15,NIM在研的飞秒光梳将以优于1×10-13的不确定度实现光学波长向微波频率的溯源.文中还讨论了127I2饱和吸收633nm 3次谐波稳频的HeNe激光波长比5次谐波稳频的更"准确";指出飞秒光梳是从动跟踪系统,描述它的性能指标应当是它的跟踪精度;估计了用"吸收室-原子束-原子喷泉-原子/离子存储"4种不同原理所建频标可能达到的不确定度极限.最后简略展望时间频率基准研究的新动向--光钟.     

NIM的微波-光学频率基准研究——复现米和秒定义

报道中国计量科学研究院(NIM)在微波-光学频率计量研究的新进展:用NIM4激光冷却-铯原子喷泉钟复现国际单位制(SI)时间单位秒(s),用飞秒(FS)光学频率梳间接复现长度单位米(m)并标定稳频激光波长实际实施米定义.NIM4铯原子喷泉钟的不确定度达到5×10-15,飞秒(FS)光梳锁定到NIM4钟控制的氢钟后,其频率不确定度为2.2×10-14.在此基础上讨论铯原子喷泉钟、稳频激光、FS光梳的作用、意义和相互关系.最后简要介绍NIM5铯原子喷泉钟的研究进展和2006年起NIM立题研制锶原子存储光钟.     

NIM的微波－光学频率基准研究 ———复现米和秒定义

报道中国计量科学研究院（NIM）在微波－光学频率计量研究的新进展：用NIM４激光冷却－铯原子 喷泉钟复现国际单位制（SI）时间单位秒（s）,用飞秒（FS）光学频率梳间接复现长度单位米（m）并标定稳频 激光波长实际实施米定义。NIM４铯原子喷泉钟的不确定度达到５×１０－１５,飞秒（FS）光梳锁定到NIM４钟控制的 氢钟后,其频率不确定度为２畅２×１０－１４。在此基础上讨论铯原子喷泉钟、稳频激光、FS光梳的作用、意义和相互 关系。最后简要介绍NIM５铯原子喷泉钟的研究进展和２００６年起NIM立题研制锶原子存储     

Optical Frequency Metrology of an Iodine-Stabilized He-Ne Laser Using the Frequency Comb of a Quantum-Interference-Stabilized Mode-Locked Laser

We perform optical frequency metrology of an iodine-stabilized He-Ne laser using a mode-locked Ti:sapphire laser frequency comb that is stabilized using quantum interference of photocurrents in a semiconductor. Using this technique, we demonstrate carrier-envelope offset frequency fluctuations of less than 5 mHz using a 1 s gate time. With the resulting stable frequency comb, we measure the optical frequency of the iodine transition [¹²⁷I₂ R(127) 11-5 i component] to be 473 612 214 712.96 ± 0.66 kHz, well within the uncertainty of the CIPM recommended value. The stability of the quantum interference technique is high enough such that it does not limit the measurements.     

全固态飞秒光学频率梳研究进展及展望

自1999年至今,光学频率梳（Optical Frequency Comb,OFC）经历了二十多年的快速发展。基于飞秒激光的光学频率梳在频率计量学、超快光谱学、光学频率标准、阿秒脉冲的产生、多脉冲时域合成等众多前沿研究领域中发挥了不可替代的作用。特别是继飞秒钛宝石激光频率梳、飞秒光纤激光频率梳之后,基于二极管激光直接泵浦的全固态飞秒激光频率梳由于兼具钛宝石激光噪声低、重复频率高,光纤激光结构紧凑、电光效率高的共同优势,引起了许多研究组的兴趣,并取得系列有意义的进展。本文综述了全固态光学频率梳的发展和已取得的典型应用,并结合笔者所在课题组取得的研究成果,对全固态光学频率梳未来的发展方向进行展望,为促进全固态飞秒锁模振荡器的发展提供借鉴。     

双光梳绝对距离测量实验研究

长度测量作为几何量测量关键共性基础技术之一,在科学研究、高端装备制造及空间探测等领域有着重要的应用。双光梳绝对测距技术充分发挥了光学频率梳的时域超短脉冲和频域高分辨特性,实现了高测量速率的绝对距离测量。目前双光梳测距存在测量范围小、测量精度低的问题,为解决此问题,提出了一种基于双光梳测距技术与相位测距技术相结合的方案,采用双光梳测距技术实现非模糊距离范围内长度的高精度测量,利用相位测距技术实现非模糊距离整数倍测量及指示功能,作为双光梳测距高精度测量的有效补充。搭建实验系统对该方案的可行性进行验证,结果表明在0~70 m的测量范围内,测量误差小于±5 μm。     

宽带可调谐光源瞬时波长测量方法研究

激光波长作为“米”基准的重要实现途径之一，其量值准确性在计量校准、精密测量以及光谱探测等领域具有十分重要的意义。目前基于标准物质吸收谱线的波长基准仅能用于单一波长的计量校准，对于宽带光源波长校准手段有限。本文开展宽带连续调谐激光波长校准技术研究，利用飞秒激光频率梳宽光谱、光频可溯源至原子频率标准、稳定性高的特点，对宽带调谐光源在调谐输出时的连续光波长进行测量，最终实现了1 nm带宽下可调谐激光器调谐输出过程中瞬时值的测量，并利用该结果对可调谐激光器在121 GHz带宽的调频非线性度进行了评价。     

Na+,Ca2+和Al3+对聚丙烯酸钠的自组装行为的影响

采用荧光探针、动态光散射和透射电子显微镜研究了NaCl、CaCl<'2>和AlCl<.3>对水溶液中的聚丙烯酸钠(PAANa)自组装行为的影响.实验结果表明,在含有NaCl的聚丙烯酸钠水溶液中,分子链以线团形式存在;而Ca<'2+>或Al<'3+>与聚丙烯酸钠主链间通过静电相互作用自组装形成疏水胶束.当Ca<'2+>/...     

Planar optical waveguides formed in β-BBO by MeV O+ implantation

The planar waveguides have been fabricated in z-cut β-BaB₂O₄ crystal by 2.8 MeV O⁺ ion implantation with the doses of 8 × 10¹⁴ and 2 × 10¹⁵ ions/cm² at room temperature. The waveguides were characterized by the prism-coupling method. The dark modes are measured before and after the annealing at 300°C for 20 and 40 min in air. The refractive index profile is reconstructed using the reflectivity calculation method. It is found that relatively large positive changes of extraordinary refractive indices happen in the guiding regions, and a slight change increases with the doses, which are different from most of the observed ion-implanted waveguides.