碘穩頻氦氖雷射器

復現米的基準装置 – 碘穩定氦氖激光器

圖中為標準及校正實驗所的碘穩定氦氖激光器

國際計量委員會於1983年刊登的復現米的方法有以下三種：

平面電磁波在真空及時間t所經過的距離l，利用l= c₀⋅t 的關係及c₀ = 299 792 458 m s^–1，
頻率f的平面電磁波在真空的波長ƒ，利用λ = c₀/ƒ的關係及c₀ = 299 792 458 m s^–1,
在指定名單中的一種輻射，總結於下圖：

長度諮詢委員會-時間及頻率諮詢委員會頻率標準工作小組（CCL-CCTF FSWG）是負責製成及管理用作復現米的標準頻率建議值名單。在這名單中，標準及校正實驗所選取了以碘穩頻氦氖激光器（iodine stabilized helium-neon laser）產生、頻率473.612太嚇茲、對應波長633納米的標準頻率來復現米。

以碘穩頻氦氖激光器產生的633納米是最經典的標準頻率。在1983年米定義改為與光速相聯繫之前，氦氖激光器已經是在頻率計量學中一個熱門的研究課題。相關的學問和技術已被開發及改良，例如用碘元件去穩定激光、三階導數反饋鎖定頻率及以飽和光譜去消除激光多普勒效應等，都令這個標準頻率的準確性和穩定性維持在高水平。直至2000年發明頻率梳之前，國際間的比對都是根據此標準頻率設計的，比對兩支激光器在鎖定於不同超精細成份時的差頻。亦由於這個歷史原因，633納米頻率激光器仍是很多國家計量院（NMIs）用作復現米的工具。

要復現米，以下的條件必需要符合：

元件牆温度在攝氏（25± 5）度；
冷指温度在攝氏（15.0± 0.2）度；
頻率調制闊度，峰至峰，（6.0± 0.3）兆赫;
單向腔內射束能量（10±5）毫瓦，其功率轉移系數的絕對值≤1.0千赫／毫瓦。

符合以上要求及其他在光學和電子控制系統需要的條件，包括三階導數探測技術及對應於超精細成份ƒ反饋鎖定頻率後，下列的頻率便可以應用來復現米。

ƒ = 473 612 353 604千赫

λ = 632 991 212.58飛米

其相對不確定度為2.1x10^-11。

參考資料

標準頻率建議值