銣原子高分辨頻梳光譜的研究.pdf

1、光譜測量技術是探究原子分子基本物理結構的重要方法。激光的出現(xiàn)和非線性光學的發(fā)展，使光譜測量的靈敏度、光譜的分辨率、光譜的時間和空間分辨本領提高了若干數(shù)量級，為高靈敏光譜技術奠定了基礎，極大地促進了原子分子物理學的發(fā)展。上個世紀90年代，飛秒光學頻率梳的發(fā)明不僅實現(xiàn)了光學頻率和微波頻率的連接，而且進一步推動了光譜精密測量技術的發(fā)展，形成了極具前景的頻梳光譜技術。這種光譜技術克服了連續(xù)激光吸收光譜數(shù)據(jù)采集時間長和傅里葉變換光譜靈敏度低的缺點

2、，在較寬的光譜頻段可以實現(xiàn)短時間內直接用于對原子分子的光譜測量，因此被廣泛地應用于原子分子基本常數(shù)測量、大氣化學動力學和污染控制等研究領域。
　　本文以光學頻率梳為光源，利用頻梳光譜技術獲取銣原子高分辨的頻梳光譜，主要研究內容如下：
　　1.利用反向傳播的光學頻率梳輸出脈沖，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)。實驗中掃描光學頻率梳的重復頻率，通過探測6P3/2-5S1/2的熒光信號獲得高分辨

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、光學頻率梳平均輸出功率對頻梳光譜強度的影響。利用斬波器對光學頻率梳輸出的飛秒脈沖進行強度調制，使頻梳光譜信號的信噪比得到了極大提高。
　　2.利用飛秒光學頻率梳和連續(xù)激光器組合實現(xiàn)銣原子頻梳光譜的測量。該技術有效地克服了飛秒光學頻率梳每個梳齒模式的功率較低，導致光譜的靈敏度受到限制的缺點。采用連續(xù)激光器激發(fā)銣原子實現(xiàn)5S1/2-5P3/

4、2躍遷，飛秒光學頻率梳的輸出脈沖實現(xiàn)銣原子5P3/2-5D5/2的躍遷。通過在銣原子D2線附近掃描連續(xù)激光器的頻率，探測6P3/2-5S1/2的熒光信號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體激光器功率對頻梳光譜信號的影響，理論擬合和實驗結果一致。
　　3.通過飛秒光學頻梳和連續(xù)激光的拍頻信號，獲得了它們的干涉光譜，實驗測量了二者干涉信號的頻率間距和連續(xù)激光輸出頻率的關系，利用此結