光頻測量

光頻測量是指對光波的絕對頻率進行測量。

基本介紹

• 中文名：光頻測量
• 外文名：optical frequency measurement
• 定義：對可見光和雷射的絕對頻率測量。
• 公式：λν=c=299792458　(m/s)

公式

optical frequency measurement

絕對頻率測量是指直接以銫原子基準頻率為依據的頻率測量。光在真空中的波長λ和頻率ν的乘積等於它在真空中的傳播速度c，即

λν=c=299792458　(m/s)

原理

頻率測量的不確定度已可達到比長度測量的不確定度小3～4個數量級。真空的不完全、衍射效應和光反射、透射鏡的不平度等也會給光的真空中波長的測量帶來附加的不確定度。因此，利用上式通過光頻測量來求得光在真空中的波長，比直接測量光在真空中的波長更為準確。1983年10月，第十七屆國際計量大會通過了米的新定義：“米是光在真空中在 1/299792458秒的時間間隔內的行程的長度”，並提出可以分別採用由甲烷（3.39微米）、碘（633 納米）、碘（612納米）、碘（576納米）、碘（515 納米）等幾條分子吸收譜線穩頻的雷射波長來復現米。這樣，光頻測量就成為復現新的米定義的手段。此外，光頻測量還有助於在紅外光區和可見光區建立頻率標準。

光的頻率比銫原子基準頻率高4個數量級左右,它們之間很難直接進行比較,因此光頻測量的一般方法是:採用由中介雷射器(如甲醇雷射器、二氧化碳雷射器、色心雷射器等)、內插鎖相微波源和非線性諧波混頻器（如肖特基二極體、約瑟夫遜結、金屬－氧化物－金屬二極體、非線性光學晶體等）組成的頻率鏈，將銫原子基準頻率逐級倍頻到紅外和可見光區，然後通過差頻計數的方法來求得光的頻率。例如，對3.39微米甲烷吸收穩頻的氦氖雷射器進行頻率測量時（見圖）,其測量不確定度為3×10-11。已知f0、測出墹f1、墹f2和墹f3後，即可求得f3。

過去人們測量光頻的方法

過去,由於在可見光區直接測頻的不確定度較大,有人採用外差方法把紅外雷射的波長轉換到可見光區，然後用伺服雷射干涉儀通過測波長比的方法來求出它的頻率。後來，又有人探索利用聚焦雷射和圓軌道中電子的相互作用原理，把微波頻率一步倍頻到可見光區，以取代多級倍頻鏈。