As tecnologias de laser ultrarrápido fornecem novas estratégias para sensoriamento remoto de poluentes atmosféricos e agentes bioquímicos perigosos devido às suas vantagens exclusivas de alta potência de pico, curta duração de pulso e ampla cobertura espectral.
Particularmente, o laser de ar mostra-se promissor em sensoriamento remoto atmosférico devido à sua capacidade de gerar amplificação de luz sem cavidades ao ar livre. É adequado como sonda para diagnóstico atmosférico.

Recentemente, uma equipe de pesquisa do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai (SIOM) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs uma espectroscopia Raman coerente assistida por laser de ar, que realiza medição quantitativa e detecção simultânea de dois gases de efeito estufa, como bem como a identificação de CO₂ isótopos. A sensibilidade de detecção atinge 0,03% e a flutuação mínima do sinal é de cerca de 2%.

O trabalho foi publicado na Ultrafast Science em 8 de abril.

A interação extremamente não linear do laser de femtosegundo com moléculas de ar excita o ganho óptico de íons de nitrogênio molecular e alcança uma amplificação de sementes de mais de 1.000 vezes, resultando em laser de ar de 428 nm com largura de linha de 13 cm ^-1 .

Enquanto isso, a largura espectral do laser da bomba atingiu 3800 cm ^-1 após a propagação não linear, que é mais de uma ordem de magnitude mais ampla que o espectro do laser incidente.

Assim, permite a excitação das vibrações moleculares coerentes da maioria dos poluentes e gases de efeito estufa. Quando o laser de ar encontra moléculas que vibram coerentemente, ele efetivamente produzirá um espalhamento Raman coerente. Ao gravar a diferença de frequência do sinal Raman e do laser de ar, ou seja, a impressão digital Raman, a informação de identidade molecular pode ser determinada.

A espectroscopia Raman coerente assistida por laser de ar combina as vantagens do laser de femtosegundo e do laser de ar. O laser de femtosegundo tem uma ampla cobertura espectral e uma curta duração de pulso, que pode excitar vibrações coerentes de muitas moléculas ao mesmo tempo. O laser de ar tem uma largura espectral estreita, permitindo a distinção das impressões digitais Raman de diferentes moléculas. Portanto, esta técnica pode atender às necessidades de medição de múltiplos componentes e especificidade química.

Além disso, os pesquisadores demonstraram que a técnica pode ser aplicada para medição simultânea de vários componentes e distinguir ¹² CO₂ e ¹³ CO₂ . A medição simultânea de vários poluentes e gases de efeito estufa, bem como a detecção de CO₂ isótopos são de grande importância para rastrear as fontes de poluição do ar e estudar o ciclo do carbono.

No entanto, para uma aplicação realista da detecção remota de gases traços, é necessário melhorar a sensibilidade de detecção ao nível de ppm ou mesmo ppb, bem como estender a distância de detecção da escala de laboratório para a escala de quilômetros. + Explorar mais

Espectroscopia vibracional de impressão digital THz em uma taxa espectral ultrarrápida