《基於腔增強的直接光梳光譜及其套用的研究》是依託山西大學，由張一弛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於腔增強的直接光梳光譜及其套用的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張一弛
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
飛秒光學頻率梳輸出的雷射同時具有模式鎖定的超短脈衝和極寬光譜範圍的特性使其在絕對頻率的測量、光鐘的發展和超精密光譜的獲得等前沿的物理學研究領域具有非常廣闊的前景。本項目旨在通過理論模擬腔增強直接光梳光譜，獲得所需高精細腔的具體實驗參數，套用理論模擬獲得的實驗參數搭建相關高精細光學腔並有效耦合寬頻雷射進入光學腔，建立關於分子痕量探測和原子分子動力學研究的腔增強直接光梳光譜系統。當探測原子和分子的系統具有微弱的振動強度或者這些樣品中只有目標原子與分子的痕量被測量時，這種高靈敏的腔增強直接光梳光譜技術具有不可替代的優勢。腔增強直接光梳光譜技術具有的優點：極大的光譜頻寬可以觀測許多不同原子和分子種類的幾乎全部能級結構信息；高的光譜解析率可以用於識別和定量分析單個光譜的信息；高的靈敏度可以用於原子與分子的痕量分析和恢復微弱光譜的特性及研究其動力學演化學特徵。
結題摘要
飛秒光學頻率梳輸出雷射的頻譜範圍極寬（包括從遠紅外到深紫外的幾乎所有光譜範圍）。在飛秒雷射的整形中，一個重要的特點為兩個獨立的飛秒雷射的相位相干。在最近國內外的研究中，超短脈衝被用來研究半導體中的相干量子控制與分子物理學裡的熱演化動力學。這些實驗中都要對脈衝進行整形，以便於探測或者選擇相關的動力學過程。飛秒雷射的整形使得超短脈衝的相位和振幅可以被操控，我們利用速度選擇雙共振技術與脈衝整形技術研究了Rb的兩種同位素87Rb和85Rb的直接光梳光譜，並且探究了其動力學演化過程。通過這兩種技術的結合，可以有效消除Rb原子光譜的都卜勒展寬與頻移，獲得高分辨光譜。通過對脈衝產生延遲，消除了同向雙光子的速度選擇雙共振效應對光譜的影響，消除了99%的背景噪聲，建立了結構簡單可以長時間穩定運行的原子直接光梳光譜系統。我們利用寬頻超短脈衝的相干疊加效應，增強了原子的布居數轉移效率。相關成果發表於CHIN.PHYS.LETT. Vol. 33, No. 11 (2016) 113201。本項目為以後的超快與量子相干實驗奠定了基礎，為以後在冷原子系統中利用飛秒雷射研究量子相干控制、超冷分子的動力學演化和受激拉曼躍遷提供了條件。相關技術獲得專利授權：基於雙光子超精細能級光譜的雷射頻率鎖定裝置及方法CN201610018081.7，基於速度選擇技術操控原子布居轉移的裝置及方法CN201610071986.0 。 量子信息技術對於國家未來的發展十分重要，在未來國防與通訊方面有重要的套用。然而，量子信息技術中採用的雷射會破壞原子分子結構的對稱性，破壞量子信息中的相位，制約了量子信息技術的實際套用。我們設計了兩束超快脈衝雷射。第一束脈衝雷射用來破壞原子分子的對稱性。通過調節第二束雷射的在阿秒尺度的延遲可以恢復原子分子的對稱性,從而解決量子信息技術中的相位恢復問題。實驗上，我們套用時間依賴的高對比度拉姆西相干光譜在87Rb原子中實現了對稱性的恢復。相關成果發表於PRL 121, 173201 (2018)。
