近日，中国科学技术大学刘骏秋团队携手合作者在集成光学领域斩获重大突破，成功研发出一款新型可见光矢量光谱分析仪。这款仪器实现了对可见光波段集成光学器件高、宽带宽、矢量化的光谱测量，相关研究成果以 “A hyperfine-transition-referenced vector spectrum analyzer for visible-light integrated photonics” 为题，发表在国际知名学术期刊《自然?通讯》上。
可见光作为人类视觉感知的波段，从文明起源至今，在科学探索和技术发展进程中始终占据关键地位。当下，增强现实 / 虚拟现实（AR/VR）、生物传感、原子分子物理等前沿领域，对可见光的精密操控与测量提出了史 无前例的高要求。尤其在光学原子钟研究中，众多关键跃迁频率处于可见光范围，对这些频率的高测量，不仅能助力基础物理研究取得突破，还在深刻改变现代定位与导航系统。
近年来，随着可见光集成光学技术的飞速发展，具备微型化、轻量化和低功耗优势的芯片级光学原子钟成为研究热点，有望推动高频率计量技术在更广阔的场景中落地应用。但实现对这类芯片级器件的高效表征，仍面临巨大挑战，其中 大的瓶颈便是缺乏能兼顾宽光谱带宽与高频谱分辨率的测量技术和仪器。
为攻克这一关键难题，研究团队创新设计并研制出的新型矢量光谱分析仪，拥有 518–541nm 及 766–795 nm 的宽光谱覆盖范围，频率分辨率达到 161kHz。该系统以外腔半导体激光器为基础，结合宽带啁啾周期极化铌酸锂波导实现倍频，从而实现高功率、窄线宽、无跳模的可见光连续可调谐激光输出。同时，系统引入碱金属原子和碘分子的超精细结构作为频率基准，达成了 MHz 级别的高频率标定。
这款仪器不仅填补了可见光集成器件在宽带矢量光谱测量方面的技术空白，还率先实现了多项关键应用。比如，研究团队借助该系统，首次完成了从近红外到可见光的微腔跨倍频程色散特性测量，精 准表征了色散波的位置，这对于片上跨倍频程光频梳、超连续谱和非线性频率转换等应用中关键的相位匹配设计意义重大。此外，该仪器能够解析传统光谱仪难以分辨的低重复频率光频梳结构，其 3MHz 的频率分辨率，可满足高光通信、微波频率合成和激光稳频等先进系统的测量需求。
此项研究成果不仅展现了当前在可见光波段 先 进的矢量光谱测量能力，更为芯片级光学原子钟的实现提供了关键支撑。在全 球对高、低功耗、便于部署的时间频率基准需求不断增长的背景下，尤其是在空间导航、地球测绘、量子精密测量等战略领域，基于光芯片的原子钟方案备受关注。该成果提供了构建此类系统所需的 “测量之眼”，有望大幅提升集成光学器件的设计效率、测试可靠性与工程化水平。