分析光學方法對現(xiàn)代社會至關重要，因為它們允許快速和安全地識別固體、液體或氣體中的物質(zhì)。這些方法依賴于光與這些物質(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物質(zhì)內(nèi)部的電子躍遷，而太赫茲對分子振動非常敏感。

在產(chǎn)生脈沖的電場背景下，中紅外脈沖頻譜的藝術圖像

這些年來許多技術開發(fā)實現(xiàn)了高光譜和成像，允許科學家觀察諸多現(xiàn)象，例如分子折疊時其行為、旋轉或振動以便理解癌癥標記、溫室氣體、污染物，甚至是有害物質(zhì)。這些超靈敏技術已被證明在食品檢測、生物化學傳感，甚至文化遺產(chǎn)等領域中非常有用，可用于研究古物、繪畫或雕塑材料的結構。

一個長期存在的挑戰(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間相干性，而且這種光源只能在大規(guī)模用戶設施中使用。

在近日發(fā)表在《自然—光子學》上的一項研究中，西班牙光子科學研究所、德國馬普學會光科學研究所、庫班州立大學、馬克斯波恩非線性光學和超快光譜研究所等機構組成的一個國際研究小組，報告了一種結構緊湊、亮度高的中紅外驅動源，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合。該設備能提供從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備之一高2~5個數(shù)量級。

研究人員表示，未來的研究將利用該光源的少周期脈沖持續(xù)時間，進行物質(zhì)和材料的時域分析，從而為分子光譜、物理化學或固體物理等領域的多模態(tài)測量方法開辟新途徑。

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