日前，中科院長春光機所應用光學國家重點實驗室王強研究員團隊與其他團隊合作，創造性地提出了雙光梳光熱光譜方法，首次實現了基于光頻梳的氣體分子光熱光譜測量。
光頻梳是啥呢？它的全稱為光學頻率梳（Optical Frequency Comb，OFC），是一些離散的、等間距頻率的像梳子一樣的形狀的光譜，它是一把光學頻率上的標尺，每一根梳齒都代表了特定的光學頻率。當光經過待測氣體時，氣體分子會和特定頻率范圍內的梳齒發生相互作用。由于光熱作用，強度調制引起的折射率會發生改變，采用空芯光纖能進一步提高光源的功率密度以及作用效果，采用光學干涉儀測量折射率調制并進行傅里葉變換，即可得到寬波段范圍內對應的光譜信息。
近年來，激光光譜氣體傳感技術在氣候變暖、火星探測、海洋勘探、生物醫療等諸多領域越來越重要。隨著全球環境、生態以及能源問題的不斷惡化，激光吸收光譜氣體檢測技術受到了空前關注，并對光學氣體傳感的多物質、甚至未知成分的分析能力提出了更高要求。然而，由于缺少理想的相干光源，難以在寬光譜波段范圍內快速準確地獲取精細光譜信息；同時由于光頻梳光譜技術（OFC）需要相當長的激光與氣體相互作用路徑來提高檢測靈敏度，嚴重限制了光頻梳光譜在氣體傳感領域的廣泛應用。
而雙光梳光熱光譜方法的研究，不僅具備單波長激光光譜測量的高選擇性和快速響應特點，同時，光頻梳和光熱光譜技術的融合使得同時具備寬波段、高分辨率、極低耗氣量和高靈敏度成為可能，為分子探測提供豐富的光譜信息，針對大氣監測、深空探測、海洋科學、呼氣診斷等不同領域對精密氣體探測的需求提供多功能的光譜氣體傳感技術。
據王強介紹，目前，團隊提出的雙光梳光熱光譜技術可以實現超過1 THz的寬帶光譜和ppm（百萬分之一）量級的靈敏度，同時所需氣體樣品量不到1 μL，配置緊湊，為實現寬波段、高分辨率和高靈敏氣體檢測提供了新的思路。未來，該研究有望應用于微諧振器、量子級聯激光器和帶間級聯激光器產生的中紅外梳上，實現更強的氣體吸收探測能力和更小的集成尺寸。
據了解，該研究得到了國家自然科學基金委等項目的支持。
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