高速光谱测量的新方法

用于高速光谱测量的光谱变化偏振状态

利用光谱改变偏振态进行高速光谱测量方法的概念图像。信贷:Frederic Bouchard / Canada国家研究委员会

坦佩雷大学的研究人员及其合作者已经表明了如何更快地进行光谱测量。通过将极化与脉冲激光器的颜色相关联,团队可以通过简单且极快的极化测量来跟踪光谱的变化。该方法打开了在光的整个色谱上测量纳秒时间尺度的光谱变化的新可能性。

在光谱学中,探测光的波长,即颜色的变化通常是在与样品相互作用后测量的。研究这些变化是深入了解材料的原子性质的关键方法之一。它的应用范围从天文观测和材料研究,到原子和分子的基础研究。

研究团队已经证明了一种新型光谱法,可以加快测量来升温传统方案不可能的读出的速率。结果现已发表在着名的杂志中光学

光谱测量通常依赖于将不同的颜色分量分开到不同的位置,其中可以通过类似于相机芯片的检测器阵列读出光谱。虽然这种方法能够直接检查光谱,但由于大读出阵列的有限速度,它相当慢。研究人员通过产生更复杂的激光状态而实施的研究人员实现了这种限制,从而允许更快的测量方案。

我们的工作展示了一种简单的方法,使激光的所有颜色成分都有不同的偏振。通过使用这种光作为探针,我们可以简单地测量偏振,以获得有关颜色光谱变化的信息,”研究人员Lea Kopf博士解释说,他是这项研究的主要作者。

研究人员使用的技巧是在时域进行调制,方法是相干地将激光的飞秒脉冲分成两部分——每一部分都有不同的偏振,稍微延迟时间。

“这种调制可以使用双折射晶体容易地完成,其中不同的偏振光以不同的速度行进。这导致我们方法所需的光谱变化极化,“描述了罗伯特Fickler的副教授,他领导了实验量子光学组进行了实验。

高速光谱测量开辟了新的可能性

研究人员不仅证明了在实验室中可以产生这种复杂的光源;他们还使用仅使用极化分析来测试其在重建光谱变化中的应用。由于后者仅需要多达四个同时强度测量,因此可以使用一些非常快的光电二极管。

使用这种方法,研究人员可以以高速相当但高速相当的精确度确定光谱的窄带调制的影响。

Lea Kopf继续说道:“然而,我们不能将我们的测量方案推向可能的读出速率的极限,因为我们的调制方案的速度被限制在每秒几百万个样本。”

在这些有希望的初步结果的基础上,未来的任务将包括将这个想法应用到更多的宽带光,如超连续光源,并将该方案应用到自然快速变化的样品的光谱测量中,以充分利用其潜力。

“我们很高兴我们对不同方式的结构性光明的根本兴趣现在已经找到了一个新的方向,这似乎有助于广谱任务,这些任务通常不是我们的重点。作为量子光学组织,我们已经开始讨论如何在我们的量子光子学实验中申请和受益,“罗伯特法克勒添加。

参考:“用于高速光谱测量的光谱传染媒介束”,Lea Kopf,Juan R. Deop Ruano,MarkusHiekkamäki,Timo Stolt,Mikko J. Huttunen,FrédéricBouchard和Robert Fickler,1921年6月17日,光学
DOI:10.1364 / OPTICA.424960

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