Adelaide University: спекл-спектрометр с интегрирующей сферой достиг разрешения 6 фм
Лабораторный спекл-спектрометр на основе интегрирующей сферы разрешает 6 фм на длине волны 780 нм — примерно в 80 раз точнее прежних спекл-устройств.
Исследователи под руководством Adelaide University создали спекл-спектрометр с разрешением 6 фемтометров на длине волны 780 нм, сообщает Nature Communications nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗. Соответствующая разрешающая способность составляет 1,3 × 10^8, примерно в 80 раз выше, чем у прежних реализаций устройств такого типа. Авторы описывают прибор как размером с коробку из-под обуви. В международную команду вошли также сотрудники University of St Andrews (Великобритания).
Интегрирующая сфера как рассеивающая полость
Лазерный спекл — зернистая картина интенсивности, возникающая при случайной оптической интерференции. Она кодирует спектральную информацию, а спекл-спектрометры ценят за компактность, механическую прочность и нечувствительность к юстировке. Однако их разрешение до сих пор оставалось на уровне пикометров.
Авторы использовали интегрирующую сферу — сильно отражающую полую полость, в которой свет многократно отражается перед выходом, — как многократно рассеивающую полость. Она даёт широкий диапазон длин путей, что повышает спектральную чувствительность. Спекл часто считали помехой, отмечают исследователи, но эта картина несёт информацию о породившем её свете.
Боковые полосы и сверхтонкая структура рубидия
В первом испытании прибор чётко различил боковые полосы лазерного излучения, созданные электрооптическим модулятором. Мощности боковых полос, извлечённые из спекла, совпали с ожидаемыми значениями в пределах 1% nature.com
Nature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.
Во втором испытании команда напрямую измерила по спеклу сверхтонкую структуру D2-перехода в 85Rb. Полученные спектры пропускания отличались не более чем на 3,7% от независимых измерений, привязанных к волномеру. По словам команды, это первое прямое измерение сверхтонкой структуры атома с помощью спекл-спектрометра.
Авторы заявляют, что результаты закладывают спекл как платформу для сверхточной спектроскопии, радиочастотной спектрометрии и микроволновой фотоники. Рубидий применяют в атомных часах, квантовых процессорах и квантовых сенсорах. Следующим шагом исследователи называют сочетание спекл-спектроскопии с оптическими частотными гребёнками. По их словам, это поможет изучать сложные газы и различать похожие по виду химические вещества. Пока результаты получены в лабораторной демонстрации.
