中红外光谱区的频率梳ID化学品

所有化合物都在2至12微米的中红外光谱区域内携带独特的吸收“指纹”。这提供了一个在极其敏感的水平上测量和研究化学物质的机会，但是研究人员缺乏像在红外线中操作所需要的工具，如激光器和探测器。最近，人们一直在开发新的工具来帮助更详细地观察和测量这些化合物。

在一次突破中，国家标准与技术研究所的一组研究人员开发了一种硅芯片激光源，其输出包括在中红外光谱区域内精确定义的等间隔光线。他们报告他们的发现在APL光子学，从AIP出版。

这些激光频率梳，称，“作为“统治者”的光，有无数的应用程序–从传输时间标准和提高GPS信号的精密光谱，”Nima Nader说，NIST的一位博士后研究员。

对于光谱应用，这种类型的相干光源可以通过含有未知气体的样品池。这些气体吸收一些光，在特定的梳状线上留下指纹。研究人员可以根据气体数据库检查这些线路，以确定存在的特定化学物质。

除此之外，激光光源的连贯性使得“远距离传播光”使得化学样品可以在没有直接接触的情况下进行远距离研究，”纳德说。而且由于频率梳是稳定的激光源，它们可以检测到非常低水平的化学物质，提高了我们测量的灵敏度。

这些源是在一个紧凑的硅基集成光子学平台上制造的，它使数百个设备——在这种情况下——频率梳——可以在一个小面积模具上制造。

“每个设备工程产生中红外光谱的量身定制的频谱形状，梳状光纤线路的带宽，和光功率分布，”纳德说。

纳德说：“这些激光源与我们工作之前开发的传统频率梳相一致，噪音低。”。我们还首次报道了一种利用硅光子平台的中红外频率梳光源的气体样品的双梳状光谱。

这些发展改进了傅立叶变换红外光谱等传统技术。一种实用、宽频带、低噪声、中功率和工程频谱的中红外频率梳，可提高中红外光谱的频率精度、灵敏度和数据采集率。

“我们的用户控制和工程的多波段光谱应用于并行multicomb操作所需的–如点传感器实时监测原位化学合成，近场显微镜的理想，和遥感技术，”纳德说。这些传感器可以显著提高工具和技术的检测灵敏度，如呼吸分析仪、癌症检测、炸药追踪和检测以及药物合成监测。

下一步是将NIST的频率梳的光学带宽推向更长的红外波长和更高的光功率。纳德说：“我们也在努力减少他们的足迹和能源消耗，以创造出效率更高的紧凑型系统。”。