光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC）提供了一把测量频率和时间的标尺，从根本上解决了光频计量问题，极大促进了前沿基础物理研究领域的发展。OFC在频域上表现为一系列相等频率间隔的梳状频谱线，与气体分子作用后进行频域解析，在获得宽光谱覆盖范围的同时亦可获得极高的光谱分辨率，为高精度光谱测量提供了新的技术手段。然而，这种技术往往依赖于高带宽光电探测器和复杂光谱解析技术，而且需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。因此，如何通过原理上的突破，在紧凑结构下便可实现气体传感的宽波段、高分辨、高灵敏探测变得尤为重要。
图1 双光梳光热光谱方法概念图
近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室王强研究员团队和香港中 大学的任伟教授团队创造性地提出了双光梳光热光谱方法（DC-PTS），首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。DC-PTS的原理如图1所示，采用双光梳光源作为泵浦光源，用其中一列光脉冲在另一列光脉冲的持续时间内等时长移动，周期性调制光脉冲。在频域内，双光梳光源的每一对梳齿的外差拍频可对气体分子吸收实现特定频率的强度调制。由于强度调制引起的光热效应会周期性调制介质折射率，因此当双光梳通过气体介质并被吸收时，介质折射率携有一系列的调制频率。采用光学干涉测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到对应的宽波段范围内的光谱信息。
在原理验证实验中，研究人员采用电光调制器产生了具有天然内禀互相干的双光梳泵浦激光，用一根7cm的反谐振空芯光纤构建了全光纤Fabry–Pérot干涉仪，仅用mW量级的激光便可实现kW·cm？2量级的泵浦光强。在空芯光纤28μm的空间尺度内，该光梳可同时以上百个不同频率对气体折射率进行调制，对0.17μL采样体积的气体实现了ppm级的探测灵敏度和超过1THz谱宽的光热光谱测量（如图2所示）。
图2 乙炔气体宽波段双光梳光热光谱
研究人员所提出的双光梳光热光谱方法不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽光谱、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。
附光机所简介
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（简称“长春光机所”）始建于1952年，由中科院长春光机所与中科院长春物理所于1999年整合而成，是新中国在光学领域建立的第一个研究所，主要从事发光学、应用光学、光学工程、精密机械与仪器的研发生产。
建所60余年来，长春光机所在以王大珩院士、徐叙瑢院士等为代表的一批科学家的带领下，研制出中国第一台红宝石激光器、第一台大型电影经纬仪等多种先进仪器设备，创造了十几项“中国第一”；组建、援建了10余家科研机构、大专院校和企业单位，并为其输送了2200多名各类专业人才；有27位在本所学习或者工作过的优秀科学家当选为两院院士，并涌现出“知识分子的优秀代表”蒋筑英等众多英模人物；先后参加了“两弹一星”、“载人航天工程”等多项国家重大工程项目，为我国国防建设、经济发展和社会进步做出了突出贡献。
进入知识创新工程以来，长春光机所坚持以科技创新为核心的“研产学并举”发展理念，在科研领域攻克了多项关键技术，取得了以神舟系列有效载荷为代表的一批重大科研成果。现有18个研究部室，其中国家重点实验室/工程中心6个、中科院重点实验室2个。长春光机所园区占地面积1平方公里，建筑面积41万平方米，园区结构合理、功能齐全、设施先进、环境优美。作为中科院博士生重点培养基地，长春光机所设有硕士点9个、博士点7个、博士后流动站3个，在学研究生千余人。
长春光机所现有在职职工2500余人，其中中国科学院院士3人、外国科学院/工程院院士1人，国务院政府特殊津贴获得者37人，863、973各领域专家9人，国家级各类领军人才15人。通过实施科学的人才培养和评价体系，形成了创新人才辈出、创新成果不断涌现的良好态势。
长春光机所的各项工作得到社会各界的大力支持和充分肯定，曾荣获多项奖励和荣誉称号。2000年以来，获得国家及省部级科技成果奖励165项，其中国家科技进步特等奖3项，国家科技进步奖、国家发明奖、国家自然科学奖共28项，中科院、省部级一等奖78项。2002-2003年，连续两年获得“全国五一劳动奖状”，2011年被评为“全国先进基层党组织”，2014年被授予“全国 明单位”称号。
温馨提示：寻找更多行业动态可以点击 菜单栏中“资讯专区”中的“新动态”，在这里关注更多资讯哦。
可以获取更多光电产品信息
·END·
—如果喜欢，快分享给你的朋友们吧—
点击右下角的“在看”，让更多的人看到！
联系邮箱：lm@focaloptics.com，欢迎相关行业朋友与我们约稿。谢谢。
声明：本站部分 章内容系出于传递信息之目的源自于第三方 站转载，行业企业、终端用户投稿。若对稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与本 站联系，本 站将迅速给予回应并第一时间做出处理（联系邮箱：jinwei@zod.com.cn）。