近紫外光子计数双光梳光谱术

紫外光谱学为物质结构提供了独特的见解，其应用范围从基础测试到地球大气中的光化学以及空间望远镜的天文观测。在较长波长处，由两个干涉激光频率梳构成的双光梳光谱术已发展成为一种强大技术，可同时提供宽光谱范围与极高分辨率。本文展示一种光子计数方法，可将此方法的独特优势拓展至非线性频率转换往往极低效率的紫外区域。我们的光谱仪基于两个重复频率略有差异的频率梳，提供宽跨度、高分辨率、原子钟精度的频率校准以及光谱的整体一致性。我们展示了在量子极限处的信噪比，以及由单个光子计数器对所有光谱数据进行复用记录所带来的测量时间的最优利用。我们的初始实验在近紫外和可见光谱范围使用碱金属原子蒸气进行，每根梳状线的功率低至飞瓦。这一迈向短波长精密宽带光谱术的关键步骤，为极紫外双光梳光谱术扫清了道路，并更广义地开辟了如驱动单原子或单分子时所遇到的光子级诊断应用新领域。