瑞士物理學家僅用一個激光器創(chuàng)建出兩頻率梳
環(huán)境中的氣體能快速使用所謂的雙光譜探測頻率梳進行精確地梳理。瑞士聯(lián)邦理工學院的研究人員已經開發(fā)了一種新型的頻率梳,相比之前的方法這種設備創(chuàng)建起來更為更簡單和便宜。 與普通的燈所發(fā)出的光相比,激光燈具有非常精確的頻率。這使得它非常適合于光譜調查,而其中的物質的性質是根據它們吸收光的頻率來確定的。 一個完整的光譜分析通常需要一點耐心,因為激光的頻率必須逐步改變(實現(xiàn)“掃描”),以獲得完整的頻譜圖。在瑞士聯(lián)邦理工學院量子電子學研究所的物理學家Ursula Keller領導的一個研究小組目前已經證明一個開創(chuàng)性的方法,可能會在未來實現(xiàn)一種更簡單和更快的光譜研究。為此,他們開發(fā)了一種新的技術,即創(chuàng)造出所謂的雙頻頻率梳。這一研究結果已經發(fā)表在《科學》雜志上。 光尺 而普通激光只在一個頻率上發(fā)射光,頻率梳的特征是大量的頻率之間保持一個恒定的頻率距離,就像一個標尺上的標記那樣。而這是可能的,通過使用激光,創(chuàng)造極短的周期性光脈沖。這樣的脈沖串具有梳狀頻譜,而且可以通過特定的光學材料進一步擴大。2005諾貝爾獎被授予了基于激光的精密光譜學研究,即包括光學頻率梳技術,其中在1999年,Ursula Keller與來自德國物理研究院的Harald Telle合作發(fā)明了能夠使得頻率梳穩(wěn)定的關鍵技術。 原則上,一個人可以用這種頻率梳同時探測許多頻率的物質。在普通光譜學中,激光的一部分是通過待研究的材料發(fā)出的,另一部分則作為參考。激光器的頻率現(xiàn)在被穩(wěn)定地進行掃描,同時由兩個光電探測器相對于參考光束測量物質對激光的吸收情況。 利用這個頻率掃描得到的物質的特征譜圖。不幸的是,這個過程不能直接地應用于頻率梳。頻率梳中同時包含的不同頻率肯定會被不同的吸收。而光電探測器是無法將其分開探測的。要做到這一點,它將不得不直接記錄的每一個疊加的光的振蕩,然而,這在實踐中是不可能的,因為它們高達幾百太赫茲的(每秒一千十億振蕩)高頻率。 該技術由Keller和她的同事們提出,通過“翻譯”這些快速而不能直接可測量的振蕩,到慢得多的可以與傳統(tǒng)的電子容易檢測的頻率處。這個過程依賴于一個特別的類似鋼琴調音師的類似的形式進行操作。為了獲得同一音調不同和弦進行相等調諧,鋼琴調諧器使用兩個不同頻率的疊加所產生的節(jié)拍。節(jié)拍跳動的速度,對應的兩個重疊的頻率的差異。 |