基于HD16O分子跃迁的1550 nm腔增强吸收光谱精密频率稳定技术研究

本文报道了一种基于HD16O分子321(101)←312(000)振转跃迁的紧凑型双模腔增强吸收光谱仪（CEAS），在1549.86 nm波段实现193,431,476,145.8(12) kHz的绝对频率测定，频率稳定性达2×10?12（512 s），为光纤通信和相干激光雷达（LiDAR）提供了可替代乙炔（C2H2）和氰化氢（HCN）的无毒、高精度频率参考。

　　

Section snippets

Experimental details

实验装置示意图见图1。该配置采用波长调制腔增强吸收光谱（1f-wm-CEAS）技术，并在30 cm×30 cm光学平台上通过光学组件实现激光频率稳定。光学元件与我们先前研究[26,27]基本一致。采用自制Littrow光栅结构的外腔二极管激光器（ECDL）...

Absolute line frequency determination

图2(a)展示了在1549.8639 nm处3₂₁(101)←3₁₂(000)跃迁的典型饱和1f-wm-CEAS光谱，通过单次扫描以200 kHz光谱分辨率覆盖6 MHz范围获得。测量在约1.5 Pa样品压力下进行，耗时约75秒。其可通过洛伦兹函数的一阶导数（1f）很好地复现：

SLWM(ν)=πA?τ2∫0τ(Δν+amcos(2fmt))2+Γ2Γcos(2πfmt)dt

其中Δν对应于...

Conclusions

本研究证实HD¹⁶O分子在1549.86 nm处的3₂₁(101)←3₁₂(000)振转跃迁可作为1550 nm波段的竞争性频率参考。通过光频梳锁定的波长调制腔增强饱和吸收光谱技术，测定其绝对频率为193,431,476,145.8(12) kHz。其低压下对自增宽和空气诱导频移的敏感性[分别为1.21(29) kHz/Pa和0.518(40) kHz/Pa]表明它是适用于现场部署波长稳定系统的理想频率标准。