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中国科大研制出可见光波段矢量光谱分析仪 实现MHz级高精度频率
2025年08月04日 10:25:56
来源：化工仪器网 点击量：419
中国科学技术大学刘骏秋团队与合作者成功研制出一种新型可见光矢量光谱分析仪，其具备518–541nm及766–795 nm的宽光谱覆盖范围，频率分辨率达到161kHz。同时，系统引入碱金属原子和碘分子的超精细结构作为频率基准，实现了MHz级别的高精度频率标定。
近日，中国科学技术大学刘骏秋团队与合作者在集成光学领域取得重要进展，成功研制出一种新型可见光矢量光谱分析仪。该仪器首次实现对可见光波段集成光学器件的高精度、宽带宽、矢量化光谱测量。相关成果以“A hyperfine-transition-referenced vector spectrum analyzer for visible-light integrated photonics”为题发表于国际知名学术期刊《自然·通讯》。
近年来，随着可见光集成光学技术的快速发展，具备微型化、轻量化和低功耗优势的芯片级光学原子钟成为研究热点，有望推动高精度频率计量技术在更广泛场景中的落地应用。然而，实现对这类芯片级器件的高效表征仍面临巨大挑战，其中最大的瓶颈在于缺乏兼顾宽光谱带宽与高频谱分辨率的测量技术与仪器。
针对这一关键难题，研究团队创新设计并研制出新型矢量光谱分析仪，具备518–541nm及766–795 nm的宽光谱覆盖范围，频率分辨率达到161kHz。该系统基于外腔半导体激光器，结合宽带啁啾周期极化铌酸锂波导实现倍频，实现高功率、窄线宽、无跳模的可见光连续可调谐激光输出。同时，系统引入碱金属原子和碘分子的超精细结构作为频率基准，实现了MHz级别的高精度频率标定。
新研制出的可见光波段矢量光谱分析仪不仅填补了可见光集成器件在宽带矢量光谱测量方面的技术空白，还率先实现了多项关键应用。例如，研究团队借助该系统首次完成了从近红外到可见光的微腔跨倍频程色散特性测量，精确表征了色散波的位置，对片上跨倍频程光频梳、超连续谱和非线性频率转换等应用中关键的相位匹配设计具有重要意义。
此外，该仪器还可解析传统光谱仪难以分辨的低重复频率光频梳结构，其频率分辨率为3MHz，能够满足高精度光通信、微波频率合成和激光稳频等先进系统的测量需求。
可见光作为人类视觉感知的主要波段，在众多领域研究中扮演着至关重要的角色。该仪器高品质、高性能的特性，将有望为空间导航、地球测绘、量子精密测量等战略领域提供强有力支撑，加强关键领域技术攻关，进一步实现科技强国的宏伟目标。
素材来源：中国科学技术大学新闻网
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