真空锁频系统是实现激光稳频的重要组成部分,在该系统中产生高分辨互组跃迁荧光谱((5s2)1S0→(5s5p)3P1)是分析原子谱线相关特性及精确测量跃迁频率等参数的前提。本文通过将装载有毛细管的准直器置于锶炉内,从源头减小原子束的发散角,将原子束的发散角减小至31 mrad。即减小原子束的横向速度,进而减弱光与原子作用的一阶多普勒频移,实验最终得到分辨率较高且线宽为26 MHz的互组跃迁荧光谱。锶原子互组跃迁荧光谱特性的相关研究对于光晶格原子钟锁频系统的建立具有重要意义,因此本文从实验上探讨并分析了锶炉温度和激光光强等因素对互组跃迁荧光谱的影响。

锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁自然线宽远窄于其单态间的(5s2)1S0-(5s5p)1P1偶极跃迁，在光频标中有着实际的应用。为获得该跃迁线的高质量光谱，从理论上分析了利用毛细管准直的热原子束中，锶原子(5s2)1S0-(5s5p)3P1互组跃迁荧光光谱的谱线增宽因素，包括多普勒增宽、激光线宽、饱和增宽和渡越增宽。利用不同准直度的原子束实验获得了该互组跃迁的荧光谱和饱和荧光谱，较高准直的原子束获得荧光谱线宽仅为6.5 MHz，与饱和荧光谱的兰姆凹陷线宽(1.7 MHz)在同一个数量级上，大大减小了谱线的一阶多普勒增宽。通过对频率直接调制将激光器锁定在该谱线上，锁定后激光的线宽约为0.72 MHz。