飽和吸收光譜是一種測量原子吸收光譜的技術飽和吸收光譜的特點是，吸收光譜信號的半高寬沒有被多普勒展寬，僅(jin) 僅(jin) 由所涉及的原子能級躍遷的線寬和激光強度決(jue) 定。常被運用於(yu) 激光穩頻的頻率標準以及激光冷卻等冷原子方麵。
飽和吸收光譜簡介
飽和吸收光譜是一種獲得消除多普勒展寬的激光光譜方法，在1981年諾貝爾物理學獎中被提及，隨後被国产成人在线观看免费网站於(yu) 激光冷卻捕獲原子和玻色-愛因斯坦凝聚實驗中，廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 激光頻率標準，可以用於(yu) 半導體(ti) 激光器的穩頻，以及激光冷卻等方麵。當激光器輸出的激光經過原子蒸氣後，會(hui) 發生吸收現象，當光子的頻率和原子的超精細能級共振時，會(hui) 發生強烈的共振吸收。失諧為(wei) 0時，吸收z大。原子靜止時，吸收峰的半高寬與(yu) 原子躍遷線的自然線寬相當，約MHz量級，並且原子的能級十分穩定，因此共振吸收峰能夠作為(wei) 理想的激光穩頻基準頻率。
87Rb原子的超精細能級結構
但是由於(yu) 在室溫下原子進行強烈的熱運動，運動速度在一個(ge) 很大的範圍內(nei) 分布，多普勒效應就很明顯了。對於(yu) 某一頻率的激光，不同速度的原子“感受”的頻率是不同的，這導致了激光的頻率在很大範圍內(nei) 都會(hui) 有相應的原子發生吸收，使吸收峰被展寬到原子平均速度的的多普勒移頻量級，約幾百MHz。並且對於(yu) 距離較近的躍遷線，在這個(ge) 展寬下會(hui) 被合並到一起，吸收峰進一步被展寬。正是因為(wei) 多普勒展寬，原子的吸收譜線寬比起外腔半導體(ti) 激光器的線寬大了兩(liang) 到三個(ge) 數量級，無法用於(yu) 穩頻。需要在多普勒背景下使原子的超精細能級結構顯現出來，這即是飽和吸收光譜法。
飽和吸收現象演示圖
利用了原子與(yu) 激光共振時的一些非線性效應。如圖所示光路，一束強光（紅色實線，也稱泵浦光）和一束弱光（黑色虛線，也稱探測光）沿同一直線相反方向穿過原子氣池（為(wei) 了演示清楚，圖中分開了一個(ge) 角度），這兩(liang) 束光頻率相同。當原子池中原子同時受到相向傳(chuan) 播的兩(liang) 列光作用時，對於(yu) 頻率 
（基態原子某一超精細躍遷共振頻率）的泵浦光，可以將具有同樣速度的基態原子幾乎全部都激發到激發態上（或其他基態上），使吸收達到飽和。這時對於(yu) 探測光，沒有對於(yu) 的原子來共振吸收，預期的吸收不存在，弱光束可以幾乎無損的通過原子蒸氣。隻有速度為(wei) 或者方向與(yu) 光束垂直的原子即對光沒有多普勒效應的原子會(hui) 同時和兩(liang) 束光共振，引發飽和吸收現象。通過光電探測器接收後，呈現在示波器上的功率曲線則為(wei) 吸收峰的狀態。
銣原子D1線的飽和吸收光譜
此外在兩(liang) 個(ge) 超精細躍遷線的中間，也存在交叉共振吸收峰，其產(chan) 生的原理同樣是多普勒效應。若原子以速度v運動，方向與(yu) 泵浦光相反，泵浦光與(yu) 探測光頻率均為(wei) 
，由於(yu) 多普勒效應，該原子“感受”到的泵浦光頻率 
以及探測光頻率
，可以發現對原子來說兩(liang) 束光的多普勒移頻量是相等的。當激光頻率在兩(liang) 個(ge) 共振頻率中間時
，如果原子的多普勒移頻足夠大，使得其被泵浦光在
躍遷頻率上共振吸收，而被方向相反的探測光在躍遷頻率
上共振吸收，但泵浦光強很大，於(yu) 是就產(chan) 生和速度原子一樣的飽和吸收的效果。。此外，在有些光路搭建時，除了泵浦光和探測光外，在泵浦光入射到原子池之前，會(hui) 通過分光棱鏡等，額外分出一束光，直接透過原子池，稱為(wei) 參考光，信號中隻包含多普勒吸收信號。借助參考光，通過差分放大器將飽和吸收信號中的多普勒吸收曲線的本底消去。這樣可以大大提高飽和吸收信號的信噪比，提高穩頻的穩定性。
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