Спекл-спектрометр с интегрирующей сферой достиг разрешения 6 фм на длине волны 780 нм

Команда из Аделаидского университета, парижской Лаборатории Кастлера–Бросселя и Университета Сент-Эндрюса создала спекл-спектрометр с разрешением 6 фм на длине волны 780 нм. Работа опубликована в Nature Communications 7 ноября 2026 года nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗. Разрешающая способность составляет 1,3 × 10^8, что, по оценке авторов, примерно в 80 раз лучше прежних реализаций.

Лазерный спекл — зернистая картина интенсивности, возникающая при случайной интерференции света. Она кодирует спектральную информацию во многих измерениях, и это можно использовать для прецизионных измерений. Спекл-спектрометры компактны, механически устойчивы и не чувствительны к юстировке, но их спектральное разрешение оставалось на уровне пикометров.

Интегрирующая сфера как рассеивающий резонатор

Чтобы преодолеть этот предел, авторы использовали интегрирующую сферу как многократно рассеивающую полость. Сфера даёт доступ к широкому диапазону длин путей, что повышает спектральную чувствительность прибора. На длине волны 780 нм это дало разрешение 6 фм, указанное в статье.

В установке применены сфера Thorlabs с известным артикулом и электрооптический модулятор. Модулятор служил источником известной спектральной структуры для проверки прибора nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.

Боковые полосы и сверхтонкая структура рубидия

Разрешения хватило, чтобы чётко различить боковые полосы лазерного излучения, создаваемые электрооптическим модулятором. Мощности боковых полос, извлечённые из спекла, совпали с ожидаемыми значениями с точностью до 1%.

Спектрометр также применили для прямого спекл-измерения сверхтонкой структуры D2-перехода в 85Rb. Полученные спектры пропускания отличались от независимых измерений, привязанных к измерителю длины волны, не более чем на 3,7%.

По утверждению авторов, результаты закладывают спекл как платформу для сверхточной спектроскопии, радиочастотной спектрометрии и микроволновой фотоники nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗. В статье описана лабораторная демонстрация на одной длине волны, 780 нм.