红外光谱学发展迅速

2020年9月2日，东京大学的研究人员已经开发出一种技术，可以大幅提高红外光谱的速度。这项被称为时间拉伸红外光谱的技术，比双梳光谱学高出近10倍。这项研究可以观察到非常快速的化学反应，以及在高速成像或无标签流式细胞术中的新应用。

东京大学光子科学技术研究所的Takuro Ideguchi说:“我研究双梳光谱学已经有一段时间了，我注意到了它的优点和缺点，并意识到我们需要另一种技术来提高它的测量速度和灵敏度。”

图一  持续仅飞秒的激光脉冲被扩展到纳秒范围

为了达到这个目的，Ideguchi寻找了一些新的增加时间的部件:一个时间扩展器和一个探测器。有了这些材料，Ideguchi和他的学生们开始了他们的实验。

激光脉冲通过一种叫做自由空间角啁啾增强延迟的技术进行拉伸。该系统由一个光栅、一对曲面镜和一对有小角度的平镜组成。光通过光栅分散，然后用曲面镜传送到平面镜。在平镜的入口处，不同的颜色有不同的入射角度。

“这些光组件在平面镜子上反射多次，最终反射回同一路径，”Ideguchi说。“由于不同的颜色传播不同的路径，输出脉冲会被拉长。”

图二

该系统由各种光学组件组成，包括激光器，镜子，透镜和检测器。它可以检测4.4到4.9 μm之间的波长。

脉冲的拉伸使探测器能够更准确地接收和分析信号。该探测器是由研究论文的作者之一、滨松光子学公司的Dougakiuchi开发的，它是一种基于量子级联激光器的量子级联探测器。Ideguchi说，因为吸收和发射是相反的过程，他们可以使用半导体芯片作为探测器和激光器。

该系统能够每秒读取8000万光谱。Ideguchi说:“这种时间拉伸红外光谱法，比双梳光谱学快100倍左右，而双梳光谱学由于灵敏度问题已经达到了速度上限。”

Ideguchi和他的团队设想将这项技术用于快速的化学变化监测和高通量测量。