Аналитические оптические методы жизненно важны для современного общества, поскольку они позволяют быстро и безопасно идентифицировать вещества в твердых телах, жидкостях или газах. Эти методы основаны на различном взаимодействии света с этими веществами в разных частях спектра. Например, ультрафиолетовый спектр имеет прямой доступ к электронным переходам внутри вещества, в то время как терагерцовый очень чувствителен к молекулярным колебаниям.
Художественное изображение спектра импульса среднего инфракрасного диапазона на фоне электрического поля, генерирующего импульс.
Многие технологии, разработанные за эти годы, сделали возможными гиперспектроскопию и визуализацию, позволяя ученым наблюдать такие явления, как поведение молекул, когда они сворачиваются, вращаются или вибрируют, чтобы понять маркеры рака, парниковые газы, загрязняющие вещества и даже вредные вещества. Эти сверхчувствительные технологии оказались полезными в таких областях, как обнаружение продуктов питания, биохимическое зондирование и даже культурное наследие, и могут использоваться для изучения структуры древностей, картин или скульптурных материалов.
Давней проблемой было отсутствие компактных источников света, способных покрыть такой большой спектральный диапазон и достаточную яркость. Синхротроны могут обеспечить спектральный охват, но им не хватает временной когерентности лазеров, и такие источники света могут использоваться только в крупномасштабных пользовательских объектах.
В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Photonics, международная группа исследователей из Испанского института фотонных наук, Института оптических наук Макса Планка, Кубанского государственного университета и Института нелинейной оптики и сверхбыстрой спектроскопии Макса Борна, среди прочих, сообщает о компактном, высокоярком источнике драйвера среднего инфракрасного диапазона. Он сочетает в себе надувное антирезонансное кольцевое фотонно-кристаллическое волокно с новым нелинейным кристаллом. Устройство обеспечивает когерентный спектр от 340 нм до 40 000 нм со спектральной яркостью на два-пять порядков выше, чем у одного из самых ярких синхротронных устройств.
По словам исследователей, в будущих исследованиях длительность импульса источника света с малым периодом будет использоваться для проведения временного анализа веществ и материалов, что откроет новые возможности для методов мультимодальных измерений в таких областях, как молекулярная спектроскопия, физическая химия или физика твердого тела.
Время публикации: 16 октября 2023 г.