无多普勒光谱的获取技术

高强度的激光可以测量无多普勒光谱。一种进行这种测量的方法，由西奥多Hansch德国和法国的克里斯蒂安·博德，被称为饱和光谱学（看到图2)．这里有一束强烈的单色光束光直接进入样品气体池。如果频率光的扩散比多普勒增宽的吸收线要小得多，只有那些原子具有较窄的吸收线速度扩散将被激发，因为其他原子将被多普勒移出共振．激光的强度足以使与光共振的原子中的相当一部分处于激发态。在这种高激发下，原子被称为饱和原子，处于饱和状态的原子吸收较少的光。

如果一个较弱的探测器激光光束沿相反方向射入样品，它就会与那些具有适当的原子相互作用多普勒频移与光共振。一般来说，这两个频率是不同的探针光束将经历一个不受更强的饱和光束影响的吸收。如果激光频率被调整为与两束光共振(这只会发生在相对于两束光方向的速度为零的情况下)，强光束会使通常会吸收探测光束的相同原子饱和。当激光的频率被调谐到相对于激光源以零速度运动的原子的频率时，探测光束的透射率增加。因此,共振吸收在没有多普勒效应展宽的情况下，可以观察到原子的多普勒效应。图1C显示了同样的情况氢用饱和光谱学拍摄的光谱。

除了饱和光谱学，还有许多其他技术能够获得无多普勒光谱。一个重要的例子是双光子光谱学，另一种形式的光谱学，是由高强度激光实现的。所有这些技术都依赖于对传播的相对多普勒频移梁以确定正确的共振频率，并已用于测量光谱具有极高的精度。然而，这些技术不能消除另一种类型的多普勒频移。

另一种类型的频移被理解为时间膨胀影响狭义相对论．相对于观察者运动的时钟似乎比静止的时钟相对于观察者走得慢。由于与原子跃迁相关的频率是一种时间的度量(原子钟)，因此移动的频率是一种度量原子的频率相对于参考系观察者的。如果原子的速度大大降低，时间膨胀就可以最小化。1985年，美国物理学家朱棣文(Steven Chu)他的同事们证明了可以将蒸汽中的自由原子冷却到温度2.5 × 10⁻⁴K，在K下，随机原子速度大约是室温下的5万倍。在这些温度下，时间膨胀效应降低了10倍⁸，多普勒效应展宽减小了10倍^3.．此后，温度为2 × 10⁸K已实现激光冷却。

脉冲激光器

不仅有激光提高了光谱技术的频率分辨率和灵敏度，极大地扩展了测量能力瞬态现象。脉冲,所谓的锁模激光器能够产生连续的脉冲序列，其中每个脉冲可能短至10⁻¹⁴第二。在一个典型的实验中，一个短脉冲光被用来激发或以其他方式扰动系统，而另一个相对于第一个脉冲延迟的光脉冲被用来探测系统的响应。延迟脉冲可以通过简单地用部分反射镜(称为反射镜)转移部分光脉冲而产生分束器)．然后可以将两个单独的脉冲定向到所研究的样品上，其中第一个激发脉冲所采取的路径略短于第二个探测脉冲所采取的路径。两个脉冲之间的相对时延是通过稍微改变两个脉冲的路径长度差来控制的。对应于10的距离⁻¹⁴-秒延迟(the光速乘以时间差)是3微米(1.2 × 10⁻⁴寸)。