超高精度散斑光谱仪实现原子光谱的射频尺度分辨率
光学
2026-04-03 v2
摘要
激光散斑是由随机光学干涉产生的颗粒状强度图案，提供了对光谱信息的高维编码，可用于精密计量。散斑光谱仪因其紧凑的体积、机械鲁棒性和无需对准的特性而发展迅速，但其光谱分辨率一直局限于皮米量级。本工作中，我们通过采用积分球作为具有高路径长度范围的多重散射腔来增强光谱灵敏度，从而突破这一限制。在 780 nm 处，该器件实现了 6 fm 的分辨率，对应的分辨率为 ，较先前实现提升了约 80 倍。这种超高分辨率使得对电光调制器产生的激光边带的清晰区分成为可能，提取的边带功率与预期值的偏差在 1% 以内。此外，它还首次实现了基于散斑的 的 跃迁超精细结构的直接测量，其透射光谱与独立波数计参考测量结果的差异不超过 3.6%。这些结果确立了散斑作为超高精度光谱学、射频光谱学和微波光子学的新平台。
引用
@article{arxiv.2604.00506,
title = {Ultra-high precision speckle spectrometer enabling radio-frequency scale resolution of atomic spectra},
author = {Gabriel Britto Monteiro and Christopher Perrella and Sarah K. Scholten and Morgan Facchin and Andre N. Luiten and Graham D. Bruce and Kishan Dholakia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.00506},
year = {2026}
}