利用可调谐频率梳实现近至中红外光谱纯度传递：甲醇在创纪录频率跨度上的频率计量
原子物理
2024-12-20 v2 仪器与探测器
光学
摘要
我们报道了一台频率梳辅助的高分辨率中红外分子光谱仪的升级与运行，该光谱仪使我们能够兼具高光谱纯度、SI 可溯源、宽调谐和高灵敏度。我们利用光学频率梳将 SI 可溯源的 1.54 μm 计量级频率参考的光谱纯度传递至 10.3 μm 量子级联激光器（QCL）。该近红外参考在法国时间/频率计量研究所运行，在那里经初级频率标准校准，并通过 REFIMEVE 光纤网络传递至 Laboratoire de Physique des Lasers。该 QCL 的线宽为 δν∼0.1 Hz，在 0.1 至 10 s 内相对频率稳定性优于 10^{-15}，其频率可溯源至 SI，在 1 秒平均时间后总相对不确定度优于 4×10^{-14}。我们开发了使梳齿在 9 GHz 范围内连续调谐的仪器，从而实现具有创纪录光谱纯度的 QCL，以参考的精度在史无前例的 Δν = 1.4 GHz 跨度上不间断调谐。我们利用该装置在多通池中对甲醇进行亚多普勒光谱学测量，展示了低至几千赫兹水平（相对值约 10^{-10}）的当前最佳频率不确定度。我们观测到了迄今未报道的弱强度共振，分辨出前所未见的细微双峰，并揭示了与 HITRAN 数据库的差异。这证明了我们的装置在探测微妙分子内部过程、建立大气或天体物理相关多原子分子的精确光谱模型，以及开展基础物理的精密光谱检验方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2310.17955,
title = {Near-to mid-IR spectral purity transfer with a tunable frequency comb: methanol frequency metrology over a record frequency span},
author = {D B A Tran and Olivier Lopez and M Manceau and A Goncharov and Michel Abgrall and H Alvarez-Martinez and R Le Targat and E Cantin and P. -E Pottie and A Amy-Klein and B Darquié},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.17955},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 5 figures