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本報訊6月16日，中國計量科學研究院研究的具有自主知識產權的532nm（納米）碘穩定固體激光頻率標準，通過了由國家質檢總局組織的專家鑒定。這一重大科研成果，使我國長度基準由氣體發展到固體，提高了長度計量的精確度，為我國更為準確地實現長度單位“米”定義的復現提供了新途徑,標志著我國長度計量躍上新的臺階。
中國計量科學研究院2002年開始研制的532nm碘穩定固體激光頻率標準裝置屬國內首創
，在國際上也只有少數發達國家才有。該項研究是當前國際上以量子物理為基礎的計量技術前沿，采用了物理學、計量學、激光技術、電子學和自動控制學等領域的諸多先進技術。實驗測量表明，我國建立的這一裝置，激光頻率鎖定后可長時間連續穩定工作，其主要技術指標：1秒取樣的激光頻率穩定度優于3×10-14，超過目前國際上已報道的最好結果；千秒取樣的激光頻率穩定度4×10-15，達到了目前國際上已報道的最好結果；萬秒激光頻率穩定度5×10-15，為國際上首次報道的最好結果。4周內多次測量重新鎖定后的標準頻差小于35Hz，相當于6×10-14。上述頻率穩定度和復現性的指標，為目前可見光波段內分子光頻標的最佳結果，已躋身國際先進水平的前列。
專家們一致認為，這一重大成果提出了一系列創新理論和方法，例如：課題組自行研制了單塊固體環形激光器，它是系統的核心部分，具有我國自主知識產權。此技術比目前只有美、德、俄掌握的單塊激光器技術有更加穩定的單向運轉性能和高的輸出功率；碘吸收室是穩頻系統的關鍵部件，課題組采用獨創的碘吸收4倍光學程倍增法對其改進，用這種方法在45cm碘室長度上實現了1.8m長的光學吸收效果，進而提高了信噪比，壓縮了吸收線寬；為了消除氣壓抖動對激光頻率的影響，在激光器單塊晶體上加上真空密封罩，隔絕了外界環境的干擾，解決了氣壓抖動的突跳；電光調制器是激光頻率調制的重要元件，但激光通過后會產生附加噪聲，對激光頻率穩定產生干擾，采用對電光調制器主動反饋溫度控制的方法，消除了此噪聲對頻率穩定的影響。
據了解，高穩定激光的優勢在于：一是在可見光波長范圍內分子頻標中穩定度最好；二是輸出功率較高，可達到百毫瓦量級；三是可同時輸出近紅外和綠光雙波長穩頻激光。其紅外光可利用光纖傳輸通過飛秒激光器與時間頻率基準銫原子鐘連接，實現時間和長度基本計量單位的統一，為“米”定義溯源提供依據。同時，通過光纖網絡，為其他開展精密干涉測量和需要高穩定度激光頻率源的科學實驗研究提供優質的多路光源，實現高質量頻率穩定光源的連接和共享。
據悉，532nm激光波長是國際“米”定義咨詢委員會推薦的13種復現米定義的波長之一，這一研究成果將提供一種新的更高質量的波長基準參考譜線。在長度計量中，該譜線可作為一把特別穩定的以激光波長為基礎的“尺子”，利用這一新的波長尺，可減小計量中的誤差，提高基準量傳的精度，為產品質量的提高提供計量保障，也為我國更準確地實現長度單位“米”定義的復現提供了新途徑。形象地說，如果用此高穩定度激光波長作為尺子來測量地球到月球之間的距離，測量誤差將小于一根頭發絲的直徑。
作者：盧敬叁 記者 王婭莉
（來源：本站原創）
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