日前，中科院長春光機(jī)所應(yīng)用光學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)與其他團(tuán)隊(duì)合作，創(chuàng)造性地提出了雙光梳光熱光譜方法，首次實(shí)現(xiàn)了基于光頻梳的氣體分子光熱光譜測量。

光頻梳是啥呢？它的全稱為光學(xué)頻率梳（Optical Frequency Comb，OFC），是一些離散的、等間距頻率的像梳子一樣的形狀的光譜，它是一把光學(xué)頻率上的標(biāo)尺，每一根梳齒都代表了特定的光學(xué)頻率。當(dāng)光經(jīng)過待測氣體時(shí)，氣體分子會(huì)和特定頻率范圍內(nèi)的梳齒發(fā)生相互作用。由于光熱作用，強(qiáng)度調(diào)制引起的折射率會(huì)發(fā)生改變，采用空芯光纖能進(jìn)一步提高光源的功率密度以及作用效果，采用光學(xué)干涉儀測量折射率調(diào)制并進(jìn)行傅里葉變換，即可得到寬波段范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的光譜信息。

近年來，激光光譜氣體傳感技術(shù)在氣候變暖、火星探測、海洋勘探、生物醫(yī)療等諸多領(lǐng)域越來越重要。隨著全球環(huán)境、生態(tài)以及能源問題的不斷惡化，激光吸收光譜氣體檢測技術(shù)受到了空前關(guān)注，并對(duì)光學(xué)氣體傳感的多物質(zhì)、甚至未知成分的分析能力提出了更高要求。然而，由于缺少理想的相干光源，難以在寬光譜波段范圍內(nèi)快速準(zhǔn)確地獲取精細(xì)光譜信息；同時(shí)由于光頻梳光譜技術(shù)（OFC）需要相當(dāng)長的激光與氣體相互作用路徑來提高檢測靈敏度，嚴(yán)重限制了光頻梳光譜在氣體傳感領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

而雙光梳光熱光譜方法的研究，不僅具備單波長激光光譜測量的高選擇性和快速響應(yīng)特點(diǎn)，同時(shí)，光頻梳和光熱光譜技術(shù)的融合使得同時(shí)具備寬波段、高分辨率、極低耗氣量和高靈敏度成為可能，為分子探測提供豐富的光譜信息，針對(duì)大氣監(jiān)測、深空探測、海洋科學(xué)、呼氣診斷等不同領(lǐng)域?qū)軞怏w探測的需求提供多功能的光譜氣體傳感技術(shù)。

據(jù)王強(qiáng)介紹，目前，團(tuán)隊(duì)提出的雙光梳光熱光譜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超過1 THz的寬帶光譜和ppm（百萬分之一）量級(jí)的靈敏度，同時(shí)所需氣體樣品量不到1 μL，配置緊湊，為實(shí)現(xiàn)寬波段、高分辨率和高靈敏氣體檢測提供了新的思路。未來，該研究有望應(yīng)用于微諧振器、量子級(jí)聯(lián)激光器和帶間級(jí)聯(lián)激光器產(chǎn)生的中紅外梳上，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的氣體吸收探測能力和更小的集成尺寸。

據(jù)了解，該研究得到了國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的支持。