基于633纳米波长溯源链的铬原子光栅计量验证研究

《Optics & Laser Technology》：Metrological validation of chromium atom lithography gratings via 633 nm wavelength traceability chain

本文通过构建316.4纳米紫外衍射系统，首次实现铬原子光栅（Cr ALG）与传统632.8纳米波长溯源链的比对验证。研究采用纵向偏差法与二次衍射对准技术，将Cr ALG栅距测量不确定度提升至皮米量级（0.0021 nm, k=1），为原子过渡频率溯源体系在纳米计量（Nanometrology）领域的应用提供了实验支撑。

　　

亮点

原子光栅

一维原子光刻（Atom Lithography）基于原子与激光驻波场的相互作用。当原子处于空间电场强度梯度场时，原子势的梯度会调制原子空间分布。本研究使用的铬原子光栅（Cr ALG）其原子过渡频率⁷S₃→⁷P₄对应真空波长425.55302纳米，自然线宽Γ/2π ≈ 5兆赫兹。

紫外衍射仪构建

紫外衍射仪的光路设计如图6所示（示意图）。系统主要由两个腔镜（M1和M2）、分束窗（布儒斯特窗）、增益管、会聚透镜（L1）和倍频晶体（BBO晶体）组成。左侧镜M1在632.8纳米和316.4纳米波长处的反射率均大于99.99%，曲率半径为2米。右侧镜M2在632.8纳米处反射率大于99.99%，316.4纳米透射率大于99%...

结论

本研究建立了铬原子光栅（Cr ALG）与传统632.8纳米波长溯源链的比对验证框架，证明了Cr ALG作为新型计量标准的潜力。通过632.8纳米激光倍频产生的316.4纳米紫外激光，系统在实现国际单位制“米”溯源的同时，实现了对Cr ALG周期参数的精确比对。在20°C受控条件下，测得光栅平均栅距为...