精密测量院在真空紫外光梳光谱领域取得重要进展

近日，精密测量院柳晓军研究团队在真空紫外（VUV）光梳光谱研究领域取得重要进展。团队成员利用自主研制的VUV光梳系统，成功测量了氙原子（~146.96nm）和二氧化氮分子（~148.32 nm）位于真空紫外波段的跃迁谱线，光谱分辨能力优于30 MHz。该成果证实了精密测量院自主搭建的VUV光梳系统具备精密测量的能力，为在更高精度上开展真空紫外乃至极紫外波段简单原子分子精密谱测量奠定了技术基础。相关研究成果近期发表在国际知名期刊《光学快报》（Optics Letters）上。

作为一种新型窄线宽、台面型相干光源，真空/极紫外（VUV/XUV）光学频率梳在精密测量物理领域具有重要应用价值，因而备受科研工作者关注。例如，在VUV/XUV波段对少电子原子或离子体系开展精密光谱测量，可以探究量子电动力学（QED）理论的适用边界。基于此，柳晓军研究团队于2020年率先研制了国内首套、参数达到国际先进水平的VUV/XUV光学频率梳系统。然而，利用VUV/XUV光学频率梳系统开展光梳光谱测量存在诸多技术难点，如：千瓦级飞秒共振增强腔的稳定工作、高次谐波的高效产生、VUV/XUV光的高效耦合输出、VUV/XUV光梳线宽的操控等。截至目前，世界上仅有两个团队完成了VUV/XUV光梳光谱测量工作。

　  精密测量院研究团队通过刻苦攻关，攻克了上述技术难点，成功在VUV波段实现了光梳光谱测量，成为当前国际上第三个掌握VUV波段光梳光谱技术的团队。结合对二氧化氮分子的光谱测量，证实VUV波段光梳光谱分辨能力优于30 MHz。考虑各种光谱展宽效应后，得到VUV光梳梳齿线宽小于28 MHz。此外，通过大范围扫描光梳重复频率，该VUV光梳系统还可以用于绝对频率精密测量，待进一步技术改进后，精度有望进入kHz量级。

利用VUV光梳测量NO₂分子148.32nm附近跃迁的工作方案示意图

该研究成果近日以“Measurement of the linewidth of a home-built vacuum ultraviolet comb by frequency comb spectroscopy on NO₂”为题发表在国际学术期刊《光学快报》上。精密测量院博士生朱穆峰为第一作者，副研究员华林强和研究员柳晓军为共同通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院等部门长期以来的大力支持。

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