中国科大研制可见光波段矢量光谱分析仪

　　近日，中国迷信技能年夜学刘骏秋团队与互助者正在集成光学范畴取患上重要进展，胜利研制出一种新型可见光矢量光谱阐发仪。该仪器初次完成对可见光波段集成光学器件的高精度、宽带宽、矢量化光谱丈量。相干结果以“A hyperfine-transition-referenced vector spectrum analyzer for visible-light integrated photonics”为题颁发于国际出名学术期刊《天然·通信》。

　　可见光作为人类视觉感知的首要波段，自文化发源以来不断正在迷信摸索以及技能成长中表演着焦点脚色。正在以后，加强实际/虚构实际（AR/VR）、生物传感、原子份子物理等前沿范畴，对可见光的紧密操控与丈量提出了史无前例的高要求。出格是正在光学原子钟研究中，很多要害跃迁频次位于可见光规模，对这些频次的高精度丈量不只有助于鞭策根蒂根基物理研究的冲破，也正粗浅变更古代定位与导航体系。

图1：可见光到近红外波段的集成光学使用

　　最近几年来，跟着可见光集成光学技能的疾速成长，具有微型化、轻量化以及低功耗上风的芯片级光学原子钟成为研究热门，无望鞭策高精度频次计量技能正在更普遍场景中的降地使用。然而，完成对这种芯片级器件的高效表征仍面对伟大应战，此中最年夜的瓶颈正在于缺乏统筹宽光谱带宽与高频谱辨别率的丈量技能与仪器。

　　针对这一要害难题，研究团队立异设计并研制出新型矢量光谱阐发仪，具有518–541nm及766–795 nm的宽光谱笼罩规模，频次辨别率到达161 kHz。该体系基于外腔半导体激光器，联合宽带啁啾周期极化铌酸锂波导完成倍频，完成高功率、窄线宽、无跳模的可见光持续可调谐激光输入。同时，体系引入碱金属原子以及碘份子的超精致布局作为频次基准，完成了MHz级另外高精度频次标定。

　　该仪器不只填补了可见光集成器件正在宽带矢量光谱丈量方面的技能空缺，还率先完成了多项要害使用。例如，研究团队借助该体系初次实现了从近红外到可见光的微腔跨倍频程色散特征丈量，准确表征了色散波的位置，对片上跨倍频程光频梳、超持续谱以及非线性频次转换等使用中要害的相位婚配设计具备重要意思。此外，该仪器还可剖析传统光谱仪难以辨别的低反复频次光频梳布局，其频次辨别率为3MHz，可以或许餍足高精度光通讯、微波频次合成以及激光稳频等进步前辈体系的丈量需要。

图2：跨倍频程微腔色散丈量

　　本项研究结果不只展示了今朝正在可见光波段最早进的矢量光谱丈量才能，也为芯片级光学原子钟的完成供给了要害支撑。正在寰球对高精度、低功耗、便于安排的时间频次基准需要日趋增加的配景下，出格是正在空间导航、地球测绘、量子紧密丈量等战略范畴，基于光芯片的原子钟方案正遭到普遍存眷。该结果供给了构建此类体系所需的“丈量之眼”，无望显著晋升集成光学器件的设计效率、测试靠得住性与工程化程度。

　　中国迷信技能年夜学光学与光学工程系博士生石宝奇、济南量子技能研究院副研究员郑名扬为论文的配合第一作者。合胖国度试验室刘骏秋研究员为论文的通信作者。首要互助者还包含中国迷信技能年夜学张强传授、王安廷副传授，中国迷信院姑苏纳米所梁伟研究员。该事情获得了科技部2030、基金委、广东省以及深圳市的鼎力大举撑持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61970-0