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超稳激光频率锁定系统中干涉效应抑制与锁频电路设计

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中国激光 2024年第7期51卷 241-249页

作者：肖锐晏北飞蔡桢荻方鹏程徐晏琪王艳孙焕尧陈群峰中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

超稳激光是精密测量领域的关键工具,其频率稳定度很大程度上取决于频率锁定稳定度。笔者理论研究了干涉效应对锁频误差信号的影响,并通过实验研究了降低干涉效应的方法,以提高激光的频率锁定稳定度。经过优化后,锁频系统的锁定稳定度相... 详细信息

超稳激光是精密测量领域的关键工具,其频率稳定度很大程度上取决于频率锁定稳定度。笔者理论研究了干涉效应对锁频误差信号的影响,并通过实验研究了降低干涉效应的方法,以提高激光的频率锁定稳定度。经过优化后,锁频系统的锁定稳定度相对于参考腔线宽达到了9×10^(-7)。在参考腔线宽为21 kHz(精细度为7.5万)的情况下,将1.5μm激光的频率稳定度锁定到4.0×10^(-16)水平,接近10 cm参考腔的热噪声极限。本文所提降低干涉效应的方法是研制稳定度高达10^(-17)水平的超稳激光器的重要参考。

关键词：激光器激光稳定 Pound‒Drever‒Hall稳频干涉效应超稳腔超稳激光

液体束光电子能谱测量水溶液相胸苷光电子谱:综合实验误差分析

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 439-448,I0105页

作者：徐漂卢建夺王冬冬李多多龙金友张嵩张冰武汉科技大学应用物理系武汉430081 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

水溶液中的光电子发射过程易受到由弹性及非弹性电子散射、流动势和空间电荷效应引起的误差和影响,然而,直接评估这些误差中各自贡献的大小仍是一项艰巨的挑战。本文以综合实验误差的形式评估了这些误差如何影响真实的光电子动能谱,利... 详细信息

水溶液中的光电子发射过程易受到由弹性及非弹性电子散射、流动势和空间电荷效应引起的误差和影响,然而,直接评估这些误差中各自贡献的大小仍是一项艰巨的挑战。本文以综合实验误差的形式评估了这些误差如何影响真实的光电子动能谱,利用飞秒液体束光电子能谱技术研究不同水溶液流速和激光能量下水溶液相胸苷的紫外光电子动能(或电子结合能)谱.实验中,利用液态水的1b_(1)轨道的精确的竖直电子结合能值(11.33eV)实现对观测到的水溶液相胸苷的电子结合能谱的校准,并估算出液态水的1b_(1)轨道的精确的竖直电子结合能的综合实验误差约为200meV.在不同的流速和激光能量条件下,水溶液相胸苷阳离子基态D_(0)(π^(-1))和阳离子第一激发态D_(1)(n^(-1))的竖直电子结合能的平均综合实验误差被估计为小于3%,即误差范围在几十毫电子伏特至200meV之间.

关键词：光电子能谱液体束胸苷水溶液流动势空间电荷电子散射

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一种用于超稳激光的数字控制锁频电路

中国激光 2024年第13期51卷 66-72页

作者：晏北飞肖锐蔡桢荻周义辰方鹏程徐晏琪王艳孙焕尧陈群峰中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

超稳激光具有超高的频率稳定度和极窄线宽等优点,广泛应用于各种精密测量物理实验。为了确保不引入额外开关噪声,其频率锁定电路通常采用模拟电路实现,但是模拟控制电路存在锁定参数调节不方便、难以实现自动锁定和远程控制等方面的不... 详细信息

超稳激光具有超高的频率稳定度和极窄线宽等优点,广泛应用于各种精密测量物理实验。为了确保不引入额外开关噪声,其频率锁定电路通常采用模拟电路实现,但是模拟控制电路存在锁定参数调节不方便、难以实现自动锁定和远程控制等方面的不足。针对这些问题,提出一种基于数字控制的通用型模拟锁频电路。该电路可以通过数字开关实现对锁定参数的大范围调节,通过数字算法实现自动重锁,同时该电路具有USB通信功能,可以通过电脑远程调整锁频参数和实现频率锁定。利用该电路实现了激光器频率到高精细光学谐振腔的长期锁定,锁定后激光频率稳定度1 s积分时间4.6×10^(-16),2~10 s积分时间小于4.2×10^(-16),接近10 cm超稳腔的热噪声极限。这种长期稳定运行的超稳激光系统将有利于基于超稳激光的精密测量物理实验的开展和光钟走向应用。

关键词：超稳激光 Pound-Drever-Hall稳频数字控制锁频电路自动重锁

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极紫外波段的少电子原子精密光谱测量

物理学报 2024年第20期73卷 100-111页

作者：肖峥嵘张恒之华林强唐丽艳柳晓军中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

基于少电子原子体系的精密光谱测量为“质子半径之谜”、量子电动力学高精度检验等重大科学问题的解决带来曙光,因此备受关注.然而,少电子体系许多重要的跃迁谱线位于真空/极紫外波段,缺少合适的窄线宽光源是阻碍其测量精度进一步提升... 详细信息

基于少电子原子体系的精密光谱测量为“质子半径之谜”、量子电动力学高精度检验等重大科学问题的解决带来曙光,因此备受关注.然而,少电子体系许多重要的跃迁谱线位于真空/极紫外波段,缺少合适的窄线宽光源是阻碍其测量精度进一步提升的主要原因之一.近年来,基于稀有气体高次谐波过程产生的极紫外窄线宽相干光源为精密测量这些跃迁谱线带来了新的机遇.最新研究表明,极紫外光梳的最短波长可至12 nm,最高功率可至mW量级,线宽可至0.3 MHz;而极紫外波段的拉姆齐光梳亦可以实现kHz量级的光谱精度,且其工作波长有潜力覆盖整个极紫外波段.本文重点介绍少电子原子极紫外波段精密光谱测量相关技术方法与研究进展.首先简要介绍基于少电子原子体系精密光谱测量的科学意义;随后介绍极紫外波段少电子原子体系精密光谱测量方法,即基于极紫外光梳的直接频率梳光谱方法和极紫外波段的拉姆齐频率梳光谱方法;然后介绍利用这些方法开展少电子原子体系精密光谱实验测量以及相关精密谱理论计算方面的研究进展,以及这些方法在其他相关研究中面临的重要机遇;最后给出未来工作展望.

关键词：少电子原子精密光谱测量极紫外光梳拉姆齐光梳量子电动力学

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基于冷分子离子HD^(+)振转光谱的精密测量

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物理学报 2024年第20期73卷 67-82页

作者：张乾煜白文丽敖致远丁彦皓彭文翠何胜国童昕中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049 武汉量子技术研究院武汉430074

由一个质子、一个氘核和一个电子组成的氢分子离子“HD^(+)”是最简单的异核双原子分子,其有着丰富的、可精确计算和测量的振转跃迁谱线.通过HD^(+)振转光谱实验测量和理论计算的对比,可实现物理常数的精确确定,量子电动力学理论的检验... 详细信息

由一个质子、一个氘核和一个电子组成的氢分子离子“HD^(+)”是最简单的异核双原子分子,其有着丰富的、可精确计算和测量的振转跃迁谱线.通过HD^(+)振转光谱实验测量和理论计算的对比,可实现物理常数的精确确定,量子电动力学理论的检验,并开启了超越标准模型新物理的探寻.目前,HD^(+)的振转跃迁频率确定的相对精度已经进入了10^(-12)量级,并由此获得了当前最高精度的质子电子质量比,相对精度达到20 ppt(1 ppt=10^(-12)).本文全面介绍了目前HD^(+)振转光谱的研究现状与理论背景,阐述了基于Be^(+)离子协同冷却HD^(+)分子离子的高精度振转光谱测量方法,包括Be^(+)离子和HD^(+)分子离子的产生与囚禁,HD^(+)外态冷却与内态制备,双组分库仑晶体中HD^(+)数目的确定,以及HD^(+)振转跃迁的探测.最后,文章展望了进一步提高频率测量精度的光谱前沿技术,及同位素氢分子离子的振转光谱在未来研究中的发展前景.

关键词：振转光谱 HD^(+)分子离子协同冷却

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构建范德华复合物分子间势能面的神经网络方法

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 59-69,I0118页

作者：程通杨明娟宋宏伟郑利敏郑锐杨明晖华北水利电力大学电子工程学院郑州450011 中国科学院大学北京100049 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071 中原工学院郑州450007 华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074

本文提出了一种神经网络新方法用于构建范德华复合物的分子间势能面.该神经网络所使用的描述符分为两部分:径向部分表示单体的分子间伸缩振动,角度部分描述了分子间的相对取向.由于采用了束缚态计算中的对称性匹配转动基函数作为角度描... 详细信息

本文提出了一种神经网络新方法用于构建范德华复合物的分子间势能面.该神经网络所使用的描述符分为两部分:径向部分表示单体的分子间伸缩振动,角度部分描述了分子间的相对取向.由于采用了束缚态计算中的对称性匹配转动基函数作为角度描述符,可以确保势能面具有正确的对称性.旋转基函数的数量可以由其中的角动量量子数最大值控制,并且可以通过限制量子数来描述刚性单体分子的对称性.本研究推导了五种范德华复合物的描述符,包括原子-线性、原子-非线性、线性-线性、线性-非线性和非线性-非线性分子复合物.利用该方法构建了两个范德华复合物的势能面:ArNaCl和N_(2)-OCS.拟合能量与从头计算能量之间的均方根误差值分别为0.11 cm^(-1)和0.26 cm^(-1),验证了该方法可以准确构建高精度范德华复合物势能面.

关键词：神经网络势能面范德华复合物对称性匹配转动基函数描述符

溶剂效应对苯并噁唑衍生物激发态分子内质子转移的影响

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武汉大学学报（理学版） 2024年第2期70卷 261-266页

作者：涂朝刘改梅马伟嘉张佳钰王艳湖北民族大学化学与环境工程学院湖北恩施445000 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院/波谱与原子分子物理国家重点实验室湖北武汉430071

运用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),在PBE0/6-31+G(d,p)水平上,研究了一种苯并噁唑衍生物2-{4-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙基]-[(2-甲氧基乙基)-氨基]-苯基}-5-(5-三氟甲基-苯并噁唑)-苯并呋喃-6-醇(MMTB)在3种溶剂(甲苯、... 详细信息

运用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),在PBE0/6-31+G(d,p)水平上,研究了一种苯并噁唑衍生物2-{4-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙基]-[(2-甲氧基乙基)-氨基]-苯基}-5-(5-三氟甲基-苯并噁唑)-苯并呋喃-6-醇(MMTB)在3种溶剂(甲苯、乙醇和二甲基亚砜)中的激发态分子内质子转移(ESIPT)过程,考察了溶剂极性对MMTB光谱性质及ESIPT反应机理的影响。结果表明,在所考察的溶剂中,基态(S_(0))的稳定构型是烯醇式,而在第一激发单重态(S_(1))烯醇式结构和酮式结构同时存在,表现出烯醇式和酮式的双荧光发射峰;烯醇式结构的分子内氢键在S_(1)态有所增强,有助于ESIPT过程的发生;随着溶剂极性的增强,氢键增强的程度增大,发生ESIPT需要克服的能垒减小,即在极性强的溶剂中容易发生ESIPT。

关键词：密度泛函理论激发态分子内质子转移溶剂效应势能曲线

中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室召开学术委员会

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波谱学杂志 2003年第1期 27-27页

作者：曹燕波谱与原子分子物理国家重点实验室

新年伊始 ,中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室第五届学术委员会第二次会议于 2 0 0 3年 2月 1 3、1 4日在本所召开 .参加此次会议的学术委员有 :李家明院士

关键词：原子分子物理国家重点实验室学术委员会波谱

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基于模拟退火优化的定量重聚INEPT方法

波谱学杂志 2024年第1期41卷 30-42页

作者：陈雷刘红兵刘惠丽王立英波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉磁共振中心(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)湖北武汉430071

以重聚INEPT(不灵敏核的重聚极化转移增强)脉冲序列为基础,采用模拟退火算法,优化得到极化转移和重聚时间参数集,建立定量重聚INEPT方法.序列中引入组合脉冲,克服射频场不均匀性和频率偏置效应的影响,提高检测的可靠性.进一步利用模拟... 详细信息

以重聚INEPT(不灵敏核的重聚极化转移增强)脉冲序列为基础,采用模拟退火算法,优化得到极化转移和重聚时间参数集,建立定量重聚INEPT方法.序列中引入组合脉冲,克服射频场不均匀性和频率偏置效应的影响,提高检测的可靠性.进一步利用模拟退火优化,实现重聚INEPT的定量谱编辑.采用青蒿素、辛伐他丁等模型化合物对上述方法进行了验证,应用CaseI极化时间参数集,定量积分的相对标准偏差分别为1.6%和3.3%,表明方法有效可靠,可满足定量检测的要求.在实际应用方面,采用定量重聚INEPT方法测定大豆油中脂肪酸含量,其结果与常规定量13C NMR测定的含量相符合,但检测时间显著减少.本文提出的定量重聚INEPT方法在石油、高分子等复杂体系的快速定量检测方面具有广泛的应用前景.

关键词：液体核磁共振定量检测重聚INEPT 模拟退火

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