坦佩雷大學(xué)研究人員及其合作者展示了一種快速光譜測(cè)量的新方法，通過將偏振與脈沖激光的顏色相關(guān)聯(lián)，通過簡(jiǎn)單和極其快速的偏振測(cè)量來跟蹤光的光譜變化。該方法為在納秒時(shí)間尺度上測(cè)量整個(gè)光的彩色光譜的變化提供了新的可能性。

在光譜學(xué)中，通常在與樣品相互作用后測(cè)量探針光的波長(zhǎng)，即顏色的變化。研究這些變化是深入了解材料特性的關(guān)鍵方法之一，可以深入到原子層面。它的應(yīng)用范圍從天文觀測(cè)和材料研究到原子和分子的基礎(chǔ)研究都有廣泛的運(yùn)用。 

實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬圖

研究小組已經(jīng)展示了一種新型的光譜方法，它有可能將測(cè)量速度提高到傳統(tǒng)方案不可能達(dá)到的讀出率。這些結(jié)果現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表在著名的《Optica》雜志上。

光譜測(cè)量通常依賴于將不同的顏色成分分離到不同的位置，然后通過類似于相機(jī)芯片的檢測(cè)器陣列來讀出光譜。雖然這種方法能夠直接檢查光譜，但由于大型讀出陣列的速度有限，它的速度相當(dāng)緩慢。研究人員實(shí)施的新方法通過產(chǎn)生更復(fù)雜的激光狀態(tài)來規(guī)避這一限制，從而帶來更快的測(cè)量方案。

科學(xué)家們展示了一種簡(jiǎn)單的方法，使激光的所有顏色成分都有不同的偏振。通過使用這種光作為探針可以簡(jiǎn)單地測(cè)量偏振來獲得有關(guān)彩色光譜變化的信息，"該研究的主要作者、博士研究員Lea Kopf解釋說。

研究人員使用的技巧是通過將激光的飛秒脈沖連貫地分成兩部分來進(jìn)行時(shí)域調(diào)制--每一部分都有不同的偏振，在時(shí)間上相對(duì)于對(duì)方略有延遲。

"這樣的調(diào)制可以很容易地使用雙折射晶體來完成，不同的偏振光以不同的速度傳播。這帶來了我們的方法所需的光譜變化的偏振，"領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)量子光學(xué)小組的Robert Fickler副教授描述道，該實(shí)驗(yàn)就在他的小組進(jìn)行。

研究人員不僅展示了如何在實(shí)驗(yàn)室中生成這種復(fù)雜的光態(tài)；他們還測(cè)試了其在僅使用偏振分析重建光譜變化方面的應(yīng)用。由于后者只需要最多四個(gè)同時(shí)進(jìn)行的強(qiáng)度測(cè)量，可以使用幾個(gè)非常快的光電二極管。

使用這種方法，研究人員可以確定光譜的窄帶調(diào)制的影響，其精度與標(biāo)準(zhǔn)光譜儀相當(dāng)，但速度很高。

"然而，在可能的讀出率方面，我們無法將我們的測(cè)量方案推向極限，因?yàn)槲覀兊恼{(diào)制方案的速度限制在每秒幾百萬個(gè)樣本，"Lea Kopf繼續(xù)說道。

在這些有希望的初步結(jié)果的基礎(chǔ)上，未來的任務(wù)將包括將這一想法應(yīng)用于更多的寬帶光，如超連續(xù)光源，并將該方案應(yīng)用于自然快速變化的樣本的光譜測(cè)量，以充分發(fā)揮其潛力。

"我們很高興，我們對(duì)以不同方式構(gòu)造光的基本興趣現(xiàn)在找到了一個(gè)新的方向，這似乎對(duì)通常不是我們關(guān)注的光譜學(xué)任務(wù)有幫助。作為一個(gè)量子光學(xué)小組，我們已經(jīng)開始討論如何在我們的量子光子學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用這些想法并從中受益，"Robert Fickler補(bǔ)充道。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.424960