由于没有移动机械部件，双梳光谱 (DCS) 可以获得更高的光谱灵敏度和较短的采集持续时间（与傅里叶变换光谱相比）。本文讨论了双梳光谱学的基础知识、挑战以及这一特定领域的最新进展。

光频梳 (OFC) - DCS 的基础

随着激光技术的进步，超短脉冲激光器为高精度光谱测量提供了一种新技术。

为了精确监测波长，设计了光频梳（OFC），它是时域中等间距的超短激光脉冲图案或具有相同间距的持久且均匀分布的光谱带。在过去的几十年中，双梳光谱 (DCS) 广泛使用了两种频率变化较小的 OFC。

傅里叶变换光谱 (FTS) 和 DCS 之间的区别

傅里叶变换光谱 (FTS) 涉及到迈克尔逊干涉的两个固定相位光束的波干涉图案图的积分，称为移动臂和静态臂。

DCS 过程涉及两个不同的 OFC 光束，它们具有不同的复制间隔，用于替代相干光束的移动和静态臂脉冲。由于重复频率变化的核心原因，双OFC的脉冲脉冲将在时域中“相互交叉”以产生连接的波形图。

DCS 模块的类型

DCS可以基于检测光的变化分为两类。第一种DCS可以瞬间超越两个OFC的脉冲，识别出输出平衡的样本，经过傅里叶变换后只能检索出强度输出。

另一种类型的DCS允许一个OFC作为探测激光穿透样品并超越另一种标准OFC以获得样品的幅度输出和傅里叶变换后的相位轮廓。

DCS面临哪些挑战？

近年来，DCS以其超快的扫描速度、显着的信噪比（SNR）、出色的分辨率和可靠性而备受关注，但实现高重复精度的DCS仍面临挑战两个具有极高相关性的 OFC。

其核心原因是载波脉冲是以飞秒为单位测量的。2 个 OFC 之间的轻微时间尖峰波动或相位变化会导致干涉图案变形。未来的数据处理将难以消除这种失真。

DCS近红外吸收光谱的应用

《中国化学快报》杂志上的最新文章提供了双梳光谱学进展的全面背景和概述。它还提到了 DCS 在近红外吸收光谱中的应用。

中红外区基团的化学本征同化的可变和重复振幅最大值参与了近红外范围的光谱吸收光谱。然而，由于目前技术限制的不足，目前仅研究了近红外光谱中透明度好、吸收点大、吸收峰宽小的气体粒子的DCS。

监测 H13C14N 的旋转振动带，包括 THz 和 120 SNR 的吸收带，使用稳定的 DCS 设置，可检测性为 1495 nm 至 1620 nm，周期性增量为 155,000 Hz。

DCS可以用于中红外吸收光谱吗？

根据研究，几乎所有类型粒子的振动同化的最高光谱都可以在中红外范围内找到，这比近红外区域大约大 1-2 个数量级。

由于高精度被认为更适合化学监测，尤其是气体颗粒监测，因此使用差频生成 (DFG) 技术成功地将几种近红外 DCS 技术转化为中红外范围。

紫外双梳光谱

发表在《光学快报》杂志上的一篇文章向读者介绍了开发第一台紫外双梳光谱仪所采取的基本步骤。在紫外区，许多化合物家族具有拥挤的多线光谱。尤其是一氧化二氮，碳排放的主体，以及天文物理意义重大的气体，在紫外范围内表现出独特的反射光谱，具有大量的吸收横截面。

研究人员基于最佳性能新技术提出了合适的 UV-DCS 原型模型。V-DCS 能够提供至少 10 -9的比较精度。UV-DCS 允许对光谱区域中的分子和原子蒸气进行广泛的超宽带研究，包括元素特定的价电子跃迁，这些跃迁经常与振动共振重叠。

什么是压缩双梳光谱？

发表在《科学报告》杂志上的新研究对压缩双梳光谱进行了综述。压缩感知 (CS) 是一种处理方法，它通过利用信号的不变性，允许从数量急剧减少的点中再生信号。

为了解决高速、高带宽和高分辨率双梳光谱法的数据量问题，研究人员设计了压缩双梳光谱法（C-DCS）。对两种分子物质（N2O 和 CO）的 C-DCS 的定量模拟显示，在 3% 的允许摩尔分数不确定性范围内，所需数据点减少了两倍以上。

已经发现，CS 对 DCS 尤其有益，因为它创建了大量具有宽光谱频率的数据，并且是多光谱的，确保了最大的稀疏性，从而确保了有效的数据收缩。此外，DCS 的快速扫描速率会创建高速数据流，这可能会导致数据传输和存储问题。

简而言之，双梳光谱具有巨大的优势，但需要研究以克服其快速商业化所面临的问题。