High-resolution broadband direct comb spectroscopy

点击翻译按钮获取中文摘要

光周波数コムを直接分光の光源とするレーザー分光法(以後コム直接分光)は、広帯域・高精度・高速な赤外分光法である。本研究ではこれらの特徴に加え、さらに「高分解能」の特徴を兼ね備えたコム直接分光法の確立を目指す。2022年度は次の実績が得られた。コム直接分光の方法として、本研究では連続発振レーザーとのヘテロダインでスペクトルを取得する方法を主に想定していた。一方で、別の光周波数コムを準備して2つの光周波数コムのヘテロダインでスペクトルを取得する「デュアルコム分光」の方法も有力な方法である。データ取得時間が長くなる欠点はあるが、広帯域性についてはデュアルコム分光の方が優れている。デュアルコム分光では2台の光周波数コムの位相同期をとる必要がある。この位相同期は、1台の連続発振レーザーを介して行われる。このレーザーの光周波数を高い精度で測定しておくことで、デュアルコム分光でのモード次数決定が可能となる。本研究では、サニャック干渉計を用いて連続発振レーザーの発振周波数を、ルビジウム原子の共鳴周波数に一致させる非常に簡便な方法を開発した。その結果、レーザー周波数を1 MHz以下の不確かさで安定化できた。この結果により、デュアルコム分光でのモード次数決定が可能となった。一方で、連続発振レーザーとのヘテロダインで光周波数コムを使ったメタンの二重共鳴スペクトル測定を試みた。二重共鳴スペクトルはスペクトル線幅が非常に狭いので、高分解能にした光周波数コムを使用する必要がある。メタンの二重共鳴スペクトルの観測には高い信号雑音比(約20000)での測定が必要である。本研究では現状では約10000程度の信号雑音比を達成できた。今後はより測定精度を上げ、二重共鳴スペクトルの観測を行う予定である。