来源：RIKEN；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 尹廷贵 编译

    理化学研究所（RIKEN）的物理学家们发现，只需对通常的设置进行简单的调整，就能增强利用太赫兹波探测样品的光谱学技术。该研究成果发表在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）杂志上。

    理化学研究所先进光子学中心Norihiko Hayazawa所在团队的终极目标是开发能够极其迅速地从微小区域获取光谱的技术。

    直到最近，科学家们一直专注于从样品的纳米级区域获取光谱。但现在，他们正集中精力快速获取光谱--以十亿分之一秒（纳秒）为单位--以尽量减少环境引起的波动。

    为了实现这一目标，Hayazawa 转而使用太赫兹时域光谱技术，这种技术使用的是电磁波谱上介于微波和红外辐射之间的短脉冲电磁波。

    由于太赫兹时域光谱的信号很弱，因此大多数实验装置都会为信号添加外部调制，以进行锁定检测。这样就能很容易地将信号与噪声区分开来。

    作为这项技术的新手，Hayazawa 想知道这种外部调制是否必要，因为用于产生太赫兹脉冲的一连串极短激光脉冲可以提供更快的内在调制。

    他说："我其实并不擅长太赫兹光谱学。作为初学者，我天真地想，为什么我们不去掉外部慢化剂呢？这样系统就会简化很多，而且获取光谱的速度也会快很多"。

    只要实验室内没有任何动静，这个想法就能奏效。但这种测量方法对干扰极为敏感，即使操作员稍有移动也会干扰信号。

    Hayazawa 说："从实用角度来看，它毫无用处。如果你在离系统很远的地方一动不动，它就能正常工作。但只要你站起来或走动，信号就会剧烈波动"。

    这时，Hayazawa想到可以检查一下锁定信号的高次谐波解调情况。由于太赫兹脉冲并非完全平滑的正弦脉冲，因此会产生较高频率的信号。

    当Hayazawa检查高次谐波时，他发现它们对运动几乎不敏感。

    Hayazawa 回忆说："我隐约预感到高次谐波可能会有不同的表现。但当我们检查数据，发现它们如此稳定时，我还是感到非常惊讶。"

    与传统方案相比，新方案具有多重优势。他说："它非常快速和稳定。因为我们不再需要外部调制器，所以系统更加简单。"

    Hayazawa 热衷于向研究界宣传其优势。一家锁定制造商已表示有兴趣开发基于它的仪器。

    更多信息：M. H. Balgos 等人，太赫兹时域光谱中用于高次谐波解调的单脉冲整形，《应用物理快报》（2024 年）。DOI: 10.1063/5.0228361