日前，濟(jì)南量子技術(shù)研究院團(tuán)隊與深圳國際量子研究院團(tuán)隊合作，在可見光集成光學(xué)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展：成功研制出一套新型可見光矢量光譜分析儀，該儀器首次實現(xiàn)對可見光波段集成光學(xué)器件進(jìn)行高精度、寬帶寬、矢量化的光譜測量。相關(guān)成果在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

可見光是人類視覺感知的主要波段，當(dāng)前，在增強(qiáng)現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實、生物傳感、原子分子物理等前沿領(lǐng)域，對可見光的精密操控與測量提出了前所未有的高要求。特別是在光學(xué)原子鐘研究中，許多關(guān)鍵躍遷頻率位于可見光范圍，對這些頻率的高精度測量不僅有助于推動基礎(chǔ)物理研究的突破，也正深刻影響現(xiàn)代定位與導(dǎo)航系統(tǒng)的變革。

近年來，隨著可見光集成光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，具備微型化、輕量化和低功耗優(yōu)勢的芯片級光學(xué)原子鐘成為研究熱點，然而，實現(xiàn)對這類芯片級器件的高效表征仍面臨巨大挑戰(zhàn)，其中最大的瓶頸在于缺乏兼顧寬光譜帶寬與高頻譜分辨率的測量技術(shù)與儀器。

針對這一關(guān)鍵難題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新設(shè)計并研制出新型矢量光譜分析儀，具備518—541納米及766—795納米的寬光譜覆蓋范圍，頻率分辨率達(dá)到161千赫。該系統(tǒng)基于外腔半導(dǎo)體激光器，結(jié)合寬帶啁啾周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)實現(xiàn)倍頻，實現(xiàn)高功率、窄線寬、無跳模的可見光連續(xù)可調(diào)諧激光輸出。同時，系統(tǒng)引入堿金屬原子和碘分子的超精細(xì)結(jié)構(gòu)作為頻率基準(zhǔn)，實現(xiàn)了兆赫級別的高精度頻率標(biāo)定。

該研究成果展示了目前在可見光波段最先進(jìn)的矢量光譜測量能力，填補(bǔ)了可見光集成器件在寬帶矢量光譜測量方面的技術(shù)空白，也為芯片級光學(xué)原子鐘的實現(xiàn)提供了關(guān)鍵支撐，有望顯著提升集成光學(xué)器件的設(shè)計效率、測試可靠性與工程化水平。