光分光学：近紫外光子計数デュアルコム分光法

紫外分光法によって、物質の構造に関する他に類を見ない知見が得られ、その応用範囲は、基礎的な検証から地球大気中の光化学や宇宙望遠鏡による天文観測と幅広い。より長い波長では、2つのレーザー周波数コムを干渉させて使用するデュアルコム分光法が、広いスペクトル範囲と非常に高い分解能を同時に得ることができる強力な手法となっている。今回我々は、この方法の独特な利点を、非線形周波数変換の効率が非常に低くなる傾向がある紫外領域に拡張できる、光子計数法を実証する。我々の分光器は、繰り返し周波数がわずかに異なる2つの周波数コムに基づいており、原子時計の精度の範囲内の広範囲かつ高分解能の周波数較正と、スペクトルの全体的な一致性をもたらす。我々は、1つの光子計数器による全てのスペクトルデータの多重記録によって得られる、量子限界でのS/N比と測定時間の最適利用を実証する。我々の最初の実験は、アルカリ原子蒸気を用いて近紫外と可視のスペクトル領域で行われ、そのコム線当たりの出力は、フェムトワットという低さであった。短波長での精密広帯域分光法へのこの重要な一歩は、極端紫外デュアルコム分光法への道を開くとともに、より一般的には、例えば単一原子や単一分子を駆動する際に直面する光子レベルの診断に新たな応用領域を開く。

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