[发明专利]一种精确测量超冷分子离解能的装置及方法

说明书

本发明属于超冷分子能级测量技术领域，提出了一种精确测量分子离解能的装置和方法。该装置包括第一激光器、第二激光器、飞秒光学频率梳、第一分光平片、第二分光平片、光栅、探测器和频谱仪，所述第一激光器发出的第一激光和第二激光器发出的第二激光分别经第一分光平片后重合形成第一重合光和第二重合光，其中第一重合光入射到超冷分子样品池，第二重合光和飞秒光学频率梳发出的光通过第二分光平片后重合形成第三重合光（14）并发生拍频，拍频信号由探测器探测后发送到频谱仪。本发明可以实现超冷振转基态分子离解能的快速、精确测量。

技术领域

本发明属于超冷分子能级测量技术领域，具体涉及一种精确测量分子离解能的装置和方法。

背景技术

近年来，超冷分子因其丰富的振转能级结构、基态长相干作用时间等独特特性使其在精密测量、量子计算、多体问题等方面发挥着巨大的作用。

在基于超冷分子的应用中，超冷振转基态分子的制备是关键步骤。实验制备的初态分子是激发态分子，需要将激发态的分子通过合适的方法转移到基态，通常使用的方法为受激拉曼绝热转移方法，如图2所示，第一激发光与基态|E1和激发态|E2共振，第二激发光与激发态|E2和基态|G,0,0共振，通过两束激光共同作用，将初态分子转移到振转基态。在这个过程中，精密的能级转移激光需要精确的基态离解能数据作支撑，精确的离解能数据为分子的理论计算提供了基础。离解能即基态|E1与基态|G,0,0的绝对频率差，该能级数据是分子理论计算的基础。由于分子相较于原子结构的复杂性，精确的能级数据理论计算较为困难。在对超冷分子内部结构的实验精确测量中，受限于实验测量仪器精度的局限性，测量精度的最高极限就是波长计的精度（20MHz），更加精确的实验测量不容易实现。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种精确测量分子离解能的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种精确测量超冷分子离解能的装置，包括第一激光器、第二激光器、飞秒光学频率梳、第一分光平片、第二分光平片、光栅、探测器和频谱仪，所述第一激光器发出的第一激光和第二激光器发出的第二激光经第一分光平片后重合，并分别形成第一重合光和第二重合光，其中第一重合光入射到超冷分子样品池，第二重合光入射到第二分光平片，飞秒光学频率梳发出的光和第二重合光通过第二分光平片后重合形成第三重合光并发生拍频，拍频后的第三重合光通过光栅进行空间频率选模，然后经光阑进行空间滤波后由探测器探测，探测器将拍频信号转化为电信号后发送到频谱仪，所述第一激光器发出的激光频率覆盖超冷分子的基态|E1和激发态|E2共振频率，所述第二激光器发出的激光频率覆盖超冷分子的激发态|E2和基态|G,0,0共振频率。

所述的一种精确测量超冷分子离解能的装置，还包括反射镜，所述反射镜用于使第一激光器发出的光反射后入射到第一分光平片。

所述的一种精确测量超冷分子离解能的装置，还包括吸收成像探测装置，所述吸收成像探测装置用于测量超冷分子样品池中的分子数目，进而确定超冷分子的转移效率。

本发明还提供了一种精确测量超冷分子离解能的方法，采用的测量装置包括第一激光器、第二激光器、飞秒光学频率梳、光栅、探测器和频谱仪，所述第一激光器发出的激光频率覆盖超冷分子的基态|E1和激发态|E2共振频率，所述第二激光器发出的激光频率覆盖超冷分子的激发态|E2和基态|G,0,0共振频率，所述方法包括以下步骤：

S1、使第一激光器发出的第一激光和第二激光器发出的第二激光重合后入射到超冷分子样品池；

S2、固定第二激光的频率，改变第一激光的频率，测量不同频率下超冷分子样品池中的超冷分子的转移效率，得到第一激光器的激光频率与转移效率的对应曲线，进行拟合得到转移效率最高值对应的第一激光的频率f₁；