基于硅片的中红外双频梳光谱可用于分子检测

哥伦比亚大学工程与应用科学学院的研究人员们首次展示了一种基于芯片的中红外波段的双梳光谱仪，它不需要移动部件，并且可以在不到2微秒的时间内获取光谱。该系统由两个相互耦合的，低噪声，基于微谐振器的频率梳组成，频率梳的跨度为2600 nm至4100 nm，可以开发出一个在纳秒时间尺度范围实时感测的光谱实验室芯片。 i+mU(/l2{  
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“我们的研究结果显示，在一个集成平台上的双梳光谱显示出最宽的光学带宽，” 该论文的作者、应用物理和材料科学David M. Rickey教授Alexander Gaeta说，该论文发表在Nature Communications上（“Silicon-chip-based mid-infrared dual-comb spectroscopy”）。 >!@D^3PPA  
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在芯片上创建一个光谱传感装置，能够实现实时、高通量的微量分子检测，这一直颇具挑战性。几个月前，由Gaeta和希金斯电气工程教授Michal Lipson领导的团队，率先将双频梳发生器放在一个毫米尺寸的芯片上，从而实现双频梳的微型化。他们一直致力于拓宽双频梳的频率范围，并通过调整频率梳的线条来提高光谱仪的分辨率。 d@g29rs  
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在当前的这项研究中，研究人员专注于中红外（mid-IR）范围，由于其强大的分子吸收能力通常比可见光或近红外范围高10至1,000倍，因此非常适用于检测微量分子。中红外范围有效地覆盖了许多分子的“指纹”。 q[VQ?b~9  
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该团队使用两个硅纳米光子器件作为微谐振器演示了中红外双频梳光谱。他们的集成器件能够直接生成宽带中红外光和快速采集分子样本的速度，来表征分子吸收。 5I2 h(Td  
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“我们的工作对用于液相/固相研究的基于芯片的双频梳光谱学来说是一项重大进步，”本文的第一作者，加埃塔实验室博士生Mengjie Yu说。“我们的芯片级宽带光学系统本质上是一个光子芯片实验室，非常适合化学物质的识别，并且可以在化学，生物医学，材料科学和工业过程控制中有广泛的应用。”
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原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=50270.php（实验帮译）