Источник частотной гребенки — это источник света со спектром, содержащим тысячи лазерных линий. Разработка этих источников произвела революцию в фундаментальной науке.
Это позволило построить связь между оптической частью электромагнитного спектра и радиочастотной частью. Таким образом, это позволило исследователям определять оптические частоты с беспрецедентной точностью. Среди прочего, в оптических часах использовались частотные гребенчатые источники света, позволяющие вести точное время.
Огромное влияние источников света с частотной гребенкой на науку было подчеркнуто в 2005 году, когда Нобелевская премия по физике была присуждена профессору Т. Хеншу и профессору Дж. Холлу за их работу по метрологии оптических частот с использованием частотных гребенок.В последнее время частотные гребенки стали использоваться для более реальных приложений. В нескольких экспериментах было показано, что особые свойства источников можно использовать для проведения быстрой спектроскопии с высоким разрешением в широком спектре.
Однако традиционные гребенчатые источники не подходят для спектроскопии с диапазоном длин волн.Гентский университет, imec, Институт квантовой оптики Макса Планка в Гархинге и Оклендский университет в Новой Зеландии разработали гребенчатые гребенки среднего инфракрасного диапазона, работающие в среднем инфракрасном диапазоне молекулярных отпечатков пальцев электромагнитного спектра. В этом диапазоне длин волн многие молекулы имеют определенные полосы поглощения, которые можно использовать в спектроскопии для определения присутствия и концентрации этих молекул в образцах.
Исследователи успешно реализовали широкие частотные гребенки, объединив сильное взаимодействие света и вещества в кремнии с его широким окном прозрачности. Создав так называемые кремниевые фотонные световоды с нанопроволокой, чтобы ограничить свет в волноводе с очень малой площадью, они дополнительно усилили сильное взаимодействие света и вещества, что позволило им расширить спектр частотных гребенок до среднего инфракрасного диапазона. Достижения стали возможны благодаря использованию уникального лазерного источника накачки, ранее разработанного компанией ICFO, Испания.
Полученные результаты являются важным шагом на пути к созданию компактного источника гребенчатой частоты среднего инфракрасного диапазона. Такие источники могут действовать как чувствительные дешевые газовые сенсоры в среднем инфракрасном диапазоне.
Это было бы важно, например, для мониторинга окружающей среды для измерения загрязнения воздуха или в медицинской диагностике как дешевый инструмент для анализа дыхания. Стоит отметить, что опубликованная работа является результатом сотрудничества между тремя грантами Европейского исследовательского совета (ERC), а именно Multicomb, Miracle и InSpectra.