新加坡實(shí)現(xiàn)在可見光波段光束中探測(cè)紅外波段光束

一種經(jīng)濟(jì)型緊湊技術(shù)可利用可見光波段光學(xué)元件分析紅外波段中的樣品，該技術(shù)有望徹底改變醫(yī)學(xué)和材料測(cè)試。

紅外光譜法可用于材料分析、取證和文物鑒定等領(lǐng)域，但紅外光譜掃描儀體積龐大且價(jià)格昂貴。而可見光波段技術(shù)相對(duì)更經(jīng)濟(jì)且可在智能手機(jī)攝像頭和激光筆等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)使用。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，新加坡A*STAR研究所Data Storage Institute（DSI）子所的Leonid Krivitsky和同事利用該思路，開發(fā)出一種“可將一束激光轉(zhuǎn)換為兩束相關(guān)聯(lián)的低能量光束”方法：利用兩光束的關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)在可見光波段光束中探測(cè)紅外波段光束。Krivitsky認(rèn)為：“這是一款非常簡(jiǎn)單且緊湊的裝置，僅用簡(jiǎn)單的光學(xué)元件即可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)我們已實(shí)現(xiàn)了可與傳統(tǒng)紅外系統(tǒng)相媲美的分辨率?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)將激光投射入鈮酸鋰晶體，該晶體通過被稱為“參數(shù)下轉(zhuǎn)換”的非線性過程，將部分激光光子分裂成兩束低能量的量子關(guān)聯(lián)光子，其中一束在紅外波段，另一束在可見光波段。在類似于邁克爾遜干涉儀（Michelson interferometer）的裝置中，將三束光束分裂，并投射至反射鏡將其反射回晶體。

當(dāng)原始激光束重新進(jìn)入晶體時(shí)，就創(chuàng)建了一對(duì)新的下轉(zhuǎn)換光束，與第一次射入晶體產(chǎn)生的光束發(fā)生干涉。研究團(tuán)隊(duì)正是利用了這種干涉：放置在紅外光束中的樣品影響了第一次下轉(zhuǎn)換與第二次下轉(zhuǎn)換光束之間的干涉，由于紅外光束與可見光光束是量子關(guān)聯(lián)的，這種影響可在這兩個(gè)波段的光束中被探測(cè)到。該方法不僅能通過可見光來分析紅外光束的變化，而且可比傳統(tǒng)光譜學(xué)提供更多信息。

Krivitsky說：“因?yàn)檫@是一種干涉測(cè)量，我們可以獨(dú)立測(cè)量光束的吸收率和折射率，這是在傳統(tǒng)紅外光譜儀中無法實(shí)現(xiàn)的?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)地改變樣品在光束中的位置，能夠獲得更多關(guān)于樣品的信息。通過這些測(cè)量，研究人員可利用光學(xué)相干斷層成像技術(shù)構(gòu)建樣品的三維圖像。Krivitsky認(rèn)為：“這是一種非常有影響力的概念。這也是光譜學(xué)、成像與廣泛調(diào)節(jié)波長(zhǎng)能力的完美結(jié)合?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)可分析在1.5微米到3微米之間的四種波長(zhǎng)中的樣品，而以前分析這些波長(zhǎng)下的樣品需要復(fù)雜的激光器和探測(cè)器。

該技術(shù)的應(yīng)用范圍還可通過外接相應(yīng)的光學(xué)元件擴(kuò)展到近紅外波段和遠(yuǎn)紅外波段。Krivitsky說道：“據(jù)我們所知，目前還沒有工作范圍超出1.5微米的市場(chǎng)可得的光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)?！?/p>