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中國科大研制出可見光波段矢量光譜分析儀 實現MHz級高精度頻率
2025年08月04日 10:25:56
來源：化工儀器網 點擊量：1181
中國科學技術大學劉駿秋團隊與合作者成功研制出一種新型可見光矢量光譜分析儀，其具備518–541nm及766–795 nm的寬光譜覆蓋范圍，頻率分辨率達到161kHz。同時，系統引入堿金屬原子和碘分子的超精細結構作為頻率基準，實現了MHz級別的高精度頻率標定。
近日，中國科學技術大學劉駿秋團隊與合作者在集成光學領域取得重要進展，成功研制出一種新型可見光矢量光譜分析儀。該儀器首次實現對可見光波段集成光學器件的高精度、寬帶寬、矢量化光譜測量。相關成果以“A hyperfine-transition-referenced vector spectrum analyzer for visible-light integrated photonics”為題發表于國際知名學術期刊《自然·通訊》。
近年來，隨著可見光集成光學技術的快速發展，具備微型化、輕量化和低功耗優勢的芯片級光學原子鐘成為研究熱點，有望推動高精度頻率計量技術在更廣泛場景中的落地應用。然而，實現對這類芯片級器件的高效表征仍面臨巨大挑戰，其中最大的瓶頸在于缺乏兼顧寬光譜帶寬與高頻譜分辨率的測量技術與儀器。
針對這一關鍵難題，研究團隊創新設計并研制出新型矢量光譜分析儀，具備518–541nm及766–795 nm的寬光譜覆蓋范圍，頻率分辨率達到161kHz。該系統基于外腔半導體激光器，結合寬帶啁啾周期極化鈮酸鋰波導實現倍頻，實現高功率、窄線寬、無跳模的可見光連續可調諧激光輸出。同時，系統引入堿金屬原子和碘分子的超精細結構作為頻率基準，實現了MHz級別的高精度頻率標定。
新研制出的可見光波段矢量光譜分析儀不僅填補了可見光集成器件在寬帶矢量光譜測量方面的技術空白，還率先實現了多項關鍵應用。例如，研究團隊借助該系統首次完成了從近紅外到可見光的微腔跨倍頻程色散特性測量，精確表征了色散波的位置，對片上跨倍頻程光頻梳、超連續譜和非線性頻率轉換等應用中關鍵的相位匹配設計具有重要意義。
此外，該儀器還可解析傳統光譜儀難以分辨的低重復頻率光頻梳結構，其頻率分辨率為3MHz，能夠滿足高精度光通信、微波頻率合成和激光穩頻等先進系統的測量需求。
可見光作為人類視覺感知的主要波段，在眾多領域研究中扮演著至關重要的角色。該儀器高品質、高性能的特性，將有望為空間導航、地球測繪、量子精密測量等戰略領域提供強有力支撐，加強關鍵領域技術攻關，進一步實現科技強國的宏偉目標。
素材來源：中國科學技術大學新聞網
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