分析光學(xué)方法對(duì)現(xiàn)代社會(huì)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S快速和安全地識(shí)別固體、液體或氣體中的物質(zhì)。這些方法依賴(lài)于光與這些物質(zhì)在光譜的不同部分發(fā)生不同的相互作用。例如，紫外光譜可以直接訪問(wèn)物質(zhì)內(nèi)部的電子躍遷，而太赫茲對(duì)分子振動(dòng)非常敏感。

在產(chǎn)生脈沖的電場(chǎng)背景下，中紅外脈沖頻譜的藝術(shù)圖像。

圖片來(lái)源：ICFO/L.Maidment, U. Elu & J. Biegert

這些年來(lái)許多技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了高光譜和成像，允許科學(xué)家觀察諸多現(xiàn)象，例如分子折疊時(shí)其行為、旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)以便理解癌癥標(biāo)記、溫室氣體、污染物，甚至是有害物質(zhì)。這些超靈敏技術(shù)已被證明在食品檢測(cè)、生物化學(xué)傳感，甚至文化遺產(chǎn)等領(lǐng)域中非常有用，可用于研究古物、繪畫(huà)或雕塑材料的結(jié)構(gòu)。

一個(gè)長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)是缺乏能夠覆蓋如此大的光譜范圍和足夠亮度的緊湊光源。同步加速器可以提供光譜覆蓋，但它們?nèi)狈す獾臅r(shí)間相干性，而且這種光源只能在大規(guī)模用戶設(shè)施中使用。

在近日發(fā)表在《自然—光子學(xué)》上的一項(xiàng)研究中，西班牙光子科學(xué)研究所、德國(guó)馬普學(xué)會(huì)光科學(xué)研究所、庫(kù)班州立大學(xué)、馬克斯波恩非線性光學(xué)和超快光譜研究所等機(jī)構(gòu)組成的一個(gè)國(guó)際研究小組，報(bào)告了一種結(jié)構(gòu)緊湊、亮度高的中紅外驅(qū)動(dòng)源，它將充氣反諧振環(huán)光子晶體光纖與新型非線性晶體相結(jié)合。該設(shè)備能提供從340 nm到40000 nm的7倍頻相干光譜，光譜亮度比最亮的同步加速器設(shè)備之一高2~5個(gè)數(shù)量級(jí)。

研究人員表示，未來(lái)的研究將利用該光源的少周期脈沖持續(xù)時(shí)間，進(jìn)行物質(zhì)和材料的時(shí)域分析，從而為分子光譜、物理化學(xué)或固體物理等領(lǐng)域的多模態(tài)測(cè)量方法開(kāi)辟新途徑。