本實驗主要是測量12C16O2在4.3 μm附近0111←0110熱頻帶(hot band)躍遷譜線的絕對頻率，目的是為了提供最準確的譜線躍遷頻率作為理論計算與模擬的基礎。我們將實驗數據結合分子常數擬合公式，可以得到新的分子常數預測二氧化碳頻率的參考。

實驗系統光源為窄線寬且波長可調之中紅外差頻雷射光，此差頻光源是利用鈦藍寶石雷射(Ti:Sapphire laser)與釹釔鋁石榴雷射(Nd:YAG laser)通過週期性反轉非線性晶體，產生波長2.6~4.7 μm的中紅外光源。利用此中紅外光源從事飽和吸收光譜的研究，並測量躍遷譜線的絕對頻率，頻率測量的方法是將Nd:YAG 雷射鎖在127 I2 R(56)32-0, a10標準譜線上作雷射穩頻，並將Ti:Sapphire雷射鎖在譜線三階微分訊號的中心，最後用光頻梳系統(OFC)來測得此時Ti:Sapphire雷射精確頻率，並計算得到飽和吸收線的絕對頻率。

首先，我們利用測量標準譜線CH4 F2(2) P(7)的絕對頻率來測試及分析我們的實驗系統。在良好的光模態與準相位匹配下，可以產生光功率約5 mW以上波長3.39 μm的中紅外差頻光，其光產生效率約為理論計算值的43 %。飽和譜線訊噪比約為200且鎖頻後的標準差為5 kHz，測量到的躍遷譜線中心頻率不準度為15 kHz，與標準譜線數據之中心頻率相差30 kHz。

12C16O2 0111←0110躍遷譜線頻率測量實驗中，我們利用加熱二氧化碳氣體，增加在0110振動能階的12C16O2數量，可以得到較強的0111←0110躍遷譜線吸收訊號。利用上述的高解析度的中紅外差頻光源與高精密的光頻梳系統，測量0111←0110 P(30)躍遷譜線的線寬與絕對頻率，其中心頻率為69,267,228.761(15) MHz，每次測得的標準差約為24 kHz。此外，測量在12C16O2 0111←0110 P(30)躍遷譜線頻率± 0.5 GHz內其他二氧化碳之躍遷譜線，當12C16O2 0111←0110 P(30)訊噪比 > 30 dB時，旁邊強度較弱的線的訊噪比可以達到 ~ 10 dB，藉由此次測量，可以瞭解飽和吸收光譜系統的靈敏度與準確度，可以作為未來的實驗方向的參考。

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 1
1-3 論文簡介 3
第二章 基本原理 4
2-1 二氧化碳分子結構與躍遷譜線 4
2-2 中紅外差頻光產生(DFG) 9
2-3 準相位匹配(QPM)與週期極化反轉晶體 11
2-4 飽和吸收光譜與頻率調制 13
2-5 飛秒光頻梳 18
第三章 實驗儀器與架構 19
3-1 實驗儀器簡介 19
3-1-1 連續波可調鈦藍寶石雷射 19
3-1-2 釹釔鋁石榴石雷射與□鐿光纖放大器 21
3-1-3多通道之□氧化鎂週期極化反轉鈮酸鋰晶體 22
3-2 實驗系統與架構 25
3-2-1差頻光產生與飽和吸收光譜測量系統系統 25
3-2-2碘穩頻釹釔鋁石榴石雷射系統 26
3-2-3光頻梳系統 27
第四章 實驗結果分析與討論 28
4-1 實驗系統測試與分析 28
4-1-1 差頻光產生之光功率與空間模態 28
4-1-2 碘穩頻雷射系統穩定度 30
4-1-3 譜線鎖頻訊噪比與頻率測量精確度 31
4-2 12C16O2在4.3μm熱頻帶躍遷(0111←0110)之頻率測量 33
4-2-1 12C16O2 0111←0110 P(30)躍遷譜線特性測量與討論 33
4-2-2 12C16O2 0111←0110 P(30)絕對頻率測量 37
4-2-3 12C16O2 0111←0110 P(30)躍遷譜線附近之其他躍遷譜線 42
第五章 結論與未來工作 45
5-1 結論 45
5-2 未來工作 46
第六章 參考文獻 48
附錄一 12C16O2 0111←0110 P(30)絕對頻率測量之comb參數紀錄表 51
附錄二 12C16O2 0111←0110 P(30)絕對頻率數據表 54

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