双光子光谱学的技术特点和应用
也是消除光谱线多普勒增宽的一种好方法。这种技术于1974年首先见诸报道。在这种技术中，一束光由反射镜沿着原路线反射回去，从而它们沿着相同的光轴向相反方向传播，叠加后成为驻波。气体样品便放置在驻波场中。如果把激光光束的频率调到所选定的原子跃迁频率的一半时，在一定的条件下，同光束发生相互作用的每一个原子会同时地从两个相反方向传播的光束中各吸收一个光子。
设想在驻波场中沿着光轴方向运动着的一个原子在吸收从相反方向来的两个光子时，光子之一的多普勒移位是朝着紫光方向的，也就是说具有较高的频率，而另一个光子的多普勒移位则是朝着红光方向的，移位的大小同前一个光子的相等。所以，两个被吸收的光子的总能量为常数，而不管原子的运动速度如何。因此，双光子吸收便抵消了原子运动的多普勒效应，原子吸收的光频率之和恰好为原子跃迁频率。如果激光器的输出频率稍稍偏离于原子跃迁频率的一半时，原子便不会吸收两个相反方向的光子。因此，消除谱线多普勒增宽的效果是不佳的。即只有当激光频率同原子跃迁频率相匹配时，才能有效地消除多普勒增宽。
在双光子吸收光谱学中，所有同激光光束发生相互作用的原子都能对无多普勒效应的信号作出贡献，而不仅限于垂直光轴方向运动的原子，因此无多普勒效应的信号是很强的。这同饱和光谱学和偏振光谱学不同。在这两种光谱中，没有多普勒效应的原子是有选择的，原子的运动要垂直于光轴；而在双光子吸收光谱学中，凡是同光束发生相互作用的原子都可消除其多普勒效应。
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