Le plus puissant spectromètre à double peigne mis au point

Le système ouvre la voie à de nombreuses applications

30.05.2022 - Allemagne

Des scientifiques de Hambourg et de Munich ont mis au point le spectromètre à double peigne le plus puissant du monde, qui ouvre la voie à de nombreuses applications dans le domaine des sciences atmosphériques et du diagnostic biomédical, comme la détection précoce du cancer. Les travaux ont récemment été publiés dans Nature Communications.

L'élément central du système est un type spécial de support de gain laser, un disque mince, et une configuration unique des miroirs entourant ce support, un résonateur laser (voir l'illustration). "La clé de notre source laser à double peigne réside dans sa simplicité", explique le chef d'équipe Oleg Pronin. "Au lieu d'utiliser deux lasers distincts, de les stabiliser et de les verrouiller activement l'un sur l'autre, nos deux sorties laser proviennent du même résonateur laser, ce qui conduit à une excellente stabilité mutuelle intrinsèque." Le laser à double sortie offre une puissance supérieure d'un ordre de grandeur à ce qu'elle était auparavant. Cela ouvre la voie à de nombreuses applications dans le domaine des sciences de l'atmosphère et du diagnostic biomédical, comme la détection précoce du cancer. Les applications de recherche fondamentale telles que les mesures précises des raies atomiques dans des gammes spectrales non couvertes et les horloges nucléaires, les horloges les plus précises de notre univers, sont à portée de main grâce à ce nouveau spectromètre.

Le spectromètre à double peigne convertit les oscillations extrêmement rapides du champ électrique (10¹⁵ oscillations par seconde) de la lumière en une gamme de radiofréquences (10⁶ oscillations par seconde), où le signal peut être détecté en temps réel avec une électronique moderne. Le procédé est réalisé avec deux trains d'impulsions laser avec un espacement légèrement différent. Il offre une sensibilité et une résolution élevées avec des temps d'acquisition rapides dans l'échelle de temps de la milliseconde. Les puissances de crête de niveau mégawatt ouvrent la voie à la spectroscopie à haute résolution dans la gamme de fréquences de l'ultraviolet profond par conversion de fréquence - un domaine spectral encore mal couvert par les spectromètres actuels. Par rapport aux systèmes laser complexes à stabilisation active, la taille compacte facilite les applications du monde réel, telles que la détection atmosphérique et les mesures de distance de haute précision.

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