近紫外光子计数双梳光谱

作者

徐炳欣,陈再军,西奥多·汉施 & 娜塔莉·皮克

摘要

紫外光谱学为物质结构提供了独特的见解，其应用范围从基本测试到地球大气中的光化学以及太空望远镜的天文观测。在较长的波长下，使用两个干扰激光频率梳的双梳状光谱已成为一种强大的技术，能够同时提供宽光谱范围和非常高的分辨率。在这里，我们演示了一种光子计数方法，该方法可以将该方法的独特优势扩展到非线性频率转换效率非常低的紫外区域。我们的光谱仪基于两个重复频率略有不同的频率梳，可在原子钟的精度和光谱的整体一致性内提供宽跨度、高分辨率的频率校准。我们展示了量子极限下的信噪比和测量时间的最佳利用，这是通过在单个光子计数器上多路复用记录所有光谱数据提供的。我们的初步实验是在近紫外和可见光谱范围内进行的，具有碱原子蒸气，每条梳状线的功率低至飞瓦。在短波长上实现精密宽带光谱学的这一关键步骤为极紫外双梳光谱学铺平了道路，更广泛地说，它为光子级诊断开辟了一个新的应用领域，例如，在驱动单个原子或分子时遇到的情况。