光頻(optical frequency,光頻率)是光頻率的簡稱。絕對頻率測量是指直接以銫原子基準頻率為依據的頻率測量。光在真空中的波長λ和頻率ν的乘積等於它在真空中的傳播速度c,即λν=c=299792458 (m/s)。
頻率測量的不確定度已可達到比長度測量的不確定度小3~4個數量級。真空的不完全、衍射效應和光反射、透射鏡的不平度等也會給光的真空中波長的測量帶來附加的不確定度。因此,利用上式透過光頻測量來求得光在真空中的波長,比直接測量光在真空中的波長更為準確。
光頻段或紅外頻段的頻率標準。早在20世紀30年代,人們就用石英晶體振盪器作為射頻段的頻率標準。40年代出現了原子(分子)頻標。這種頻標利用原子或分子的量子躍遷頻率作為基準,工作在微波頻段,頻率穩定度和準確度都大為提高(見量子頻率標準)。60年代,鐳射器問世後,人們把這種原理應用於紅外和可見光頻段,製成光頻標。光的頻率比微波頻率高几萬倍,因此,光頻標的相對穩定度和準確度都相應提高。
光頻標通常利用腔內飽和吸收技術。以工作在 633奈米的碘穩定氦氖鐳射器為例,其原理如圖。鐳射腔內放置一碘蒸汽吸收室。由於碘在 633奈米附近有豐富的吸收譜線,根據飽和吸收原理,在鐳射輸出功率的調諧曲線上會出現許多窄共振峰。透過電子控制迴路,可以把鐳射頻率鎖定在某一共振峰的中心頻率上。控制元件是固定在腔反射鏡後的壓電晶體。當鐳射頻率偏離共振峰中心時便產生誤差訊號,這一訊號經處理後用於控制腔長,使頻率鎖定到峰的中心位置上。這樣製成的光頻標,頻率穩定度和復現性都在10量級。此後,又發展了腔外吸收穩頻技術,使光頻標的頻率穩定度和復現性進一步提高,可達10量級。
光頻標可作為光頻段的頻率或波長標準,對於各種精密的光學測量和計量具有重要意義,在其他精密測量中也得到廣泛應用。
光頻(optical frequency,光頻率)是光頻率的簡稱。絕對頻率測量是指直接以銫原子基準頻率為依據的頻率測量。光在真空中的波長λ和頻率ν的乘積等於它在真空中的傳播速度c,即λν=c=299792458 (m/s)。
頻率測量的不確定度已可達到比長度測量的不確定度小3~4個數量級。真空的不完全、衍射效應和光反射、透射鏡的不平度等也會給光的真空中波長的測量帶來附加的不確定度。因此,利用上式透過光頻測量來求得光在真空中的波長,比直接測量光在真空中的波長更為準確。
光頻段或紅外頻段的頻率標準。早在20世紀30年代,人們就用石英晶體振盪器作為射頻段的頻率標準。40年代出現了原子(分子)頻標。這種頻標利用原子或分子的量子躍遷頻率作為基準,工作在微波頻段,頻率穩定度和準確度都大為提高(見量子頻率標準)。60年代,鐳射器問世後,人們把這種原理應用於紅外和可見光頻段,製成光頻標。光的頻率比微波頻率高几萬倍,因此,光頻標的相對穩定度和準確度都相應提高。
光頻標通常利用腔內飽和吸收技術。以工作在 633奈米的碘穩定氦氖鐳射器為例,其原理如圖。鐳射腔內放置一碘蒸汽吸收室。由於碘在 633奈米附近有豐富的吸收譜線,根據飽和吸收原理,在鐳射輸出功率的調諧曲線上會出現許多窄共振峰。透過電子控制迴路,可以把鐳射頻率鎖定在某一共振峰的中心頻率上。控制元件是固定在腔反射鏡後的壓電晶體。當鐳射頻率偏離共振峰中心時便產生誤差訊號,這一訊號經處理後用於控制腔長,使頻率鎖定到峰的中心位置上。這樣製成的光頻標,頻率穩定度和復現性都在10量級。此後,又發展了腔外吸收穩頻技術,使光頻標的頻率穩定度和復現性進一步提高,可達10量級。
光頻標可作為光頻段的頻率或波長標準,對於各種精密的光學測量和計量具有重要意義,在其他精密測量中也得到廣泛應用。