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當前位置:首頁技術文章【原創(chuàng)】筱曉課堂——利用780nm DFB測試Rb飽和吸收光譜

【原創(chuàng)】筱曉課堂——利用780nm DFB測試Rb飽和吸收光譜

更新時間:2025-06-05點擊次數(shù):473

【原創(chuàng)】筱曉課堂——利用780nm DFB測試Rb飽和吸收光譜


飽和吸收光譜(Saturated Absorption Spectroscopy, SAS)作為突破多普勒展寬限制的高分辨率光譜技術,在原子分子物理、精密測量等領域具有重要價值。本文簡要闡述了飽和吸收光譜的工作原理、以及我們如何使用780nm DFB掃出 85Rb的飽和吸收光譜。


什么是原子吸收光譜?當入射光波長與原子基態(tài)到激發(fā)態(tài)躍遷能量匹配時,原子外層電子吸收光子能量發(fā)生躍遷,導致入射光強度顯著衰減,形成吸收峰。該過程遵循量子力學選擇定則,僅允許特定能級間的躍遷。





原子吸收峰并非嚴格單色,其半高寬受以下因素影響:


?自然展寬?(10-5 nm量級):由激發(fā)態(tài)有限壽命導致的能量不確定性,符合海森堡測不準原理。


?多普勒展寬?(10-4 ~ 10-3 nm量級):原子熱運動引發(fā)波長偏移,使得原子的精細結構被掩蓋,無法觀察。例如,室溫下銣原子的多普勒展寬可達數(shù)百MHz?。


多普勒展寬影響了我們對原子精細結構的探測。因此,人們提出了飽和吸收光譜這種解決方案,可以克服多普勒展寬對原子光譜的影響。

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最終,我們可以在示波器上看到85Rb的飽和吸收信號。

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85Rb F=3躍遷至F’=2,3,4與交叉峰局部放大圖

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設備介紹:

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AFG:任意函數(shù)發(fā)生器,是一種能生成任意波形的信號源。我們使用的設備是TEKAFG31052,利用它生成鋸齒波。


780nm DFB這是一種基于分布反饋(DFB)結構的窄線寬半導體激光器,其中心波長為780nm,通過調制它的泵浦電流就可以實現(xiàn)掃頻,廣泛應用于銣原子量子計算、原子重力儀及精密測距等領域。


1/2波片又叫半波片,是一種基于雙折射原理的光學相位延遲片,可以對線偏光的偏振態(tài)進行控制,廣泛應用于激光偏振調控、光通信及量子光學領域?。


PBS:偏振分束器,是一種基于雙折射或介質膜干涉原理的光學元件,能夠將入射光按偏振態(tài)正交分離為透射的P偏振光與反射的S偏振光,消光比可達1000:1以上,配合1/2波片控制入射光的偏振態(tài),可以調控分出兩束正交光的功率比例。


85Rb氣室:裝有85Rb的密封玻璃氣室,對氣室加熱至60℃左右,確保氣室內的Rb不凝固在玻璃上。


反射鏡:需要一對反射鏡,才能確保pump光可以和probe光共線反向。


PD:光電探測器,將光功率信號轉換為電壓信號并實時輸出。



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