-%27127-I-%2c2-在630-640nm波段的超精细强谱线的研究与可视半导体激光频标的研究初步结果.pdfVIP

和可视半导体激光频标研究初步结果 陈徐宗 王义道 北京大学电子学系北京100871 Fax：O啁6_lOPhone：0086—10-6275176o’E-m,ail：xzchen@ibm320h !LI，；；■f0} pby．础u．edu．cn 薹要：本文报道了我f7利用理论计算预言了碘分子(“7I：)在630-640nm波段700多蛆强超精细强谱线， 井在实验上瓢察到r多组新谱线，井对每组谱线的频率间距及相应振转能级的跃迁强度作出r计算．结果和 实验哟合得根好．利用计算鲒果．我们对这些新谱线对应的超精细丹量作r甑别，最高信噪比可达400。这些 谱线可作为红光波段的半导体搬光频标的参考谱线．在此基础卜．我们进行了半导体撒光的稳壤实验．褥到 了5×10-“相对稳定性． 1 引言 ； 激光频率标准(又称波长标准)是将激光频率锁定于原子或分子的超精细能级间的稳定 跃迁频率、从而获得高精度的激光频率作为标准。目前光频标的最高准确度为10。a，对于 一公里的长度其误差仅为0．1纳米．随着高技术的发展和基础研究的深入，激光频标越来越显 示其重要性。激光频标不但可用于长度的精密测量、而且在激光通讯、纳米计测、三维精密 { 控制以及原子、分子结构的精密测量和能态的标定、物理基本常数的精密测量等方面有着广 泛的应用。 随着半导体激光器的日新月异的发展，半导体激光频率标准日益受到各国科学家的重 视，1995年630-640nm波段商用半导体辙光管的问世，许多发达国家科学家纷纷开始了 630-640rm半导体激光频标的研究。该半导体激光具有输出功率高(大于3毫瓦．，试验成功 0T 120毫瓦)、可调谐范围太(1Hz)、体积小等优点。稳频在碘分子的633tea波段的氨 氖激光已被广泛地用作可见光的波长标准．但由于其功率很低、调谐范围小(1GHz)而不能 得到广泛应用。630—640nm波段稳频半导体激光器将部分取代氪氖稳频激光成为一种实用的稳 频激光。 碘分子在光频标和稳频激光器的应用上都占有重要地位，在国际米定义咨询委员会推荐 的光频标的分子参考谱线中，很大一部分都是碘分子的超精细谱线[J，2]。然而碘分子谱线 在实际应用中经常遇到两个问题：一是观察到了碘分子的超精细谱线后如何甑别其振转能 带：二是如何预测在什么波段、什么振转跃迁可获得强度较大又适合作频标的超精细谱线。 本文介绍了计算碘分子振转能级和跃迁强度的方法．利用这种方法预言了碘分子在530-640nm 波段的强跃迁谱线波长和强度。并用半导体激光扫描波长得到了理论预言韵谱线。另外我们 利用三次微分饱和吸收光谱的方法甄别了相应的振转能级。这些新谱线有很大的跃迁强度， 信噪比要比R(127)Jl一5跃迁高得多，适合作相应波段的光频标[3]。 ·128· 2碘分子mI：B-x振转跃迁波长和跃迁强度的计算及实验观察 在不考虑电子自旋时．碘分子”712的哈密顿簧可写为 一丢驴．丢喜咋车南+簪+驻 ㈩ 解这方程，可得碘分子B．X跃迁v’．J’一v”，J’’的振转谱线对应波数(取hc21的单位制)为： ． 盯(1，，J‘；v’，J’)=F(v’，J’)一E’(V。，J。) 2) =(JE一￡’)+(G’(v’)。一G。(v。))+扩’(v’，，’)-F。(V。，J。)) Cm’1对应于B态的与x态的屯子能级能级差· 盯的第一项影一E=15769．0518 盯第二项中的振动能量G’O)和G’∽可由Dunh鲫级数计算： d第三项中的振动能量f可以展开成置=J(J+1)的幂级数： 碘分