巧妙的指纹
马克斯普朗克量子光学研究所的激光光谱学部门的一个团队，在Nathalie Picqu_博士的周围，用锁模飞秒激光器在重要的中红外区域记录了乙炔或乙烯等分子气体的精细光谱“指纹”。
图1：实验双梳光谱，显示半小时内记录的82000条分辨梳线（a）。分子指纹（此处为乙烯）通过梳进行了很好的取样（b），而单个梳线显示的形状（c）完全符合理论预期。
双梳光谱与两个脉冲重复率略有不同的激光器正在成为一个强有力的工具，精确、快速和敏感的分子宽带光谱。与普通的傅立叶变换光谱学一样，它只需要一个快速的光检测器，但它不受机械运动部件对记录速度和分辨力的限制。
然而，在数据采集过程中，两个频率梳源必须保持互光学相位相干性，这仍然是一个挑战。任何不稳定性都不可能使探测器信号中的“干涉图”随着时间的推移而平均，从而提高信噪比，或者即使在光线不足的情况下也不可能获得可用的光谱。在实践中，这个目标很难实现。先前已经用精细的激光稳定方案证明了达到1秒的互相干时间。
现在，博士生陈在军已经达到了超过30分钟的互相干时间：他通过声光前馈伺服控制方案修正了激光脉冲离开激光后的相位波动。这种前馈方法首先在近红外光谱区域用锁模掺铒飞秒激光器进行了完善，如《自然通信》杂志所发表的那样。
在美国国家科学院学报上刚刚报道的最近的实验（图1）中，研究小组利用非线性差频产生技术，在更重要的中红外3微米光谱区域中产生相互相干时间较长的频率梳，其中大多数分子具有较强的d特征吸收光谱。“这台没有移动部件的新仪器测量大跨度的中红外高分辨率光谱。所有的光谱元素都是同时测量的，从而产生具有精确分子线形状的光谱，并将频率刻度直接校准到原子钟”，陈在军解释说。因此，在宽频带上精密分子光谱学的诱人机会被打开了。“3-微米光谱区域非常适合对碳氢化合物以及含氧或含氮有机化合物进行敏感检测。因此，许多与基础光谱学和应用光谱学相关的问题可能会得到解决。
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