紫外光谱：在极低的光照水平下实现精度和准确性的飞跃

紫外光谱在研究原子中的电子跃迁和分子中的质子跃迁中起着至关重要的作用。这些研究对于基础物理学、量子电动力学理论、基本常数测定、精密测量、光学时钟、支持大气化学和天体物理学的高分辨率光谱学以及强场物理学的测试至关重要

马克斯·普朗克量子光学研究所的Nathalie Picqué小组的科学家现在在紫外线光谱领域取得了重大飞跃，成功地在紫外线光谱范围内实现了高分辨率线性吸收双梳光谱。这一突破性成就为在弱光条件下进行实验开辟了新的可能性，为各种科学技术领域的新应用铺平了道路

双梳光谱是一种在宽光谱带宽上进行精确光谱分析的强大技术，主要用于气相中小分子的红外线性吸收。它依赖于测量两个重复频率略有不同的频率梳之间的时间相关干扰

频率梳是一种由均匀间隔的相位相干激光线组成的光谱，其作用就像一把尺子，以极高的精度测量光的频率。双梳技术不受与传统光谱仪相关的几何限制，并且提供了高精度和高精度的巨大潜力

双梳光谱现在可用于低光强度

然而，双梳光谱通常需要强烈的激光束，这使得它不太适合于低光水平至关重要的情况。MPQ团队现在已经通过实验证明，双梳光谱可以在光照不足的条件下有效地使用，其功率水平比通常使用的功率水平弱一百万倍以上

这一突破是使用两种不同的实验装置和不同类型的频率梳发生器实现的。该团队开发了一种光子级干涉仪，可以准确记录光子计数的统计数据，显示出基本极限的信噪比。这一成就突出了实验中可用光的最佳利用，并为双梳光谱在低光水平至关重要的具有挑战性的场景中开辟了前景

MPQ的研究人员解决了与生成紫外频率梳和构建具有长相干时间的双梳干涉仪相关的挑战，为实现这一令人垂涎的目标铺平了道路。他们精细地控制了两个梳状激光器的相互相干性，每个梳状线一个毫微微瓦，证明了在超过一小时的时间内对其干扰信号的计数统计数据的最佳构建

“我们的微光干涉测量创新方法克服了非线性频率转换效率低带来的挑战，并为将双梳光谱扩展到更短的波长奠定了坚实的基础，”领导实验的博士后科学家徐冰心评论道

事实上，一个令人兴奋的未来应用是开发短波长的双梳光谱，以实现宽光谱范围内的精确真空和极紫外分子光谱。目前，宽带极端紫外光谱在分辨率和准确性方面受到限制，并且依赖于专业设施中的独特仪器

“紫外双梳光谱虽然是一个具有挑战性的目标，但由于我们的研究，现在已经成为一个现实的目标。重要的是，我们的研究结果将双梳光谱的全部功能扩展到了弱光条件下，开启了精密光谱、生物医学传感和环境大气探测的新应用，”Nathalie Picqué总结道

研究结果发表在《自然》杂志上