Аналитичните оптични методи са жизненоважни за съвременното общество, защото позволяват бързото и безопасно идентифициране на вещества в твърди тела, течности или газове. Тези методи разчитат на различно взаимодействие на светлината с тези вещества в различните части на спектъра. Например, ултравиолетовият спектър има директен достъп до електронните преходи вътре в веществото, докато терагерцовият е много чувствителен към молекулярните вибрации.
Художествено изображение на средния инфрачервен импулсен спектър на фона на електрическото поле, което генерира импулса
Много технологии, разработени през годините, позволиха хиперспектроскопията и изображенията, позволявайки на учените да наблюдават явления като поведението на молекулите, докато се сгъват, въртят или вибрират, за да разберат маркерите за рак, парниковите газове, замърсителите и дори вредните вещества. Тези ултрачувствителни технологии са се доказали като полезни в области като откриване на храни, биохимично наблюдение и дори културно наследство и могат да се използват за изучаване на структурата на антики, картини или скулптурни материали.
Дългогодишно предизвикателство е липсата на компактни източници на светлина, способни да покриват толкова широк спектрален диапазон и да осигуряват достатъчна яркост. Синхротроните могат да осигурят спектрално покритие, но им липсва времевата кохерентност на лазерите и такива източници на светлина могат да се използват само в мащабни потребителски съоръжения.
В скорошно проучване, публикувано в Nature Photonics, международен екип от изследователи от Испанския институт по фотонни науки, Института за оптични науки „Макс Планк“, Кубанския държавен университет и Института за нелинейна оптика и ултрабърза спектроскопия „Макс Борн“, наред с други, съобщават за компактен, високояркостен драйверен източник в средния инфрачервен спектър. Той комбинира надуваемо антирезонансно пръстеновидно фотонно кристално влакно с нов нелинеен кристал. Устройството осигурява кохерентен спектър от 340 nm до 40 000 nm със спектрална яркост от два до пет порядъка по-висока от тази на едно от най-ярките синхротронни устройства.
Бъдещи изследвания ще използват продължителността на импулса с нисък период на светлинния източник, за да извършват анализ на вещества и материали във времевата област, което ще отвори нови възможности за мултимодални методи за измерване в области като молекулярна спектроскопия, физическа химия или физика на твърдото тяло, казаха изследователите.
Време на публикуване: 16 октомври 2023 г.