Die Doppelkamm-Spektroskopie, manchmal auch als DCS abgekürzt, ist ein fortschrittliches spektroskopisches Verfahren. Bei diesem Verfahren kommen zwei kohärente Laserquellen mit diskreten, gleichmäßig beabstandeten Frequenzlinien zum Einsatz. Eine Laserquelle mit einem solchen Spektrum wird als Frequenzkamm bezeichnet.
Der Hauptvorteil der Verwendung von zwei Frequenzkämmen besteht darin, dass die spektrale Antwort Ihrer Probe schnell auf einer sogenannten „Zahn-für-Zahn“-Basis bewertet werden kann. Aber was bedeutet das in der Praxis?
Es lohnt sich, die Funktionsprinzipien der Dual-Comb-Spektroskopie näher zu betrachten, um die Vorteile dieses bahnbrechenden spektroskopischen Werkzeugs wirklich zu verstehen.
Dual-Kamm-Spektroskopie: Die Grundlagen
Bei der Dual-Comb-Spektroskopie besteht das Prinzip darin, ein HF-Spektrum durch Heterodynierung zweier unterschiedlicher Frequenzkämme mit leicht unterschiedlichen Wiederholungsraten zu erzeugen. Der resultierende HF-Kamm besteht aus unterscheidbaren Schwebungen zwischen Paaren optischer Kammzähne.
Dies funktioniert, indem eine Probe in den optischen Strahlengängen einer oder beider kohärenter Laserquellen platziert und die kodierte Antwort mittels Heterodyn-Detektion erfasst wird. Eine schnelle Fotodiode erfasst beide Strahlen und kombiniert sie zu einem charakteristischen HF-Kamm, der mit Standardelektronik ausgewertet werden kann.
Die Spektren im optischen und im HF-Bereich sollten eine exakte Entsprechung aufweisen. Das bedeutet, dass der HF-Kamm zuverlässig abgetastet werden kann, um ein digitales Spektrum mit all Ihren relevanten spektroskopischen Daten zu erzeugen.
Dual-Kamm-Spektroskopie: Die Vorteile
Unterschiedliche Konfigurationen liefern unterschiedliche Informationen, doch die Dual-Comb-Spektroskopie ist weithin bekannt für ihre Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität. Sie ermöglicht schnelle, breitbandige Spektralmessungen mit außergewöhnlicher Auflösung und hohem Signal-Rausch-Verhältnis. Die Möglichkeit, Spektralanalysen mittels HF-Referenzierung durchzuführen, ist zudem aufgrund ihrer Einfachheit und Unkompliziertheit wünschenswert. Diese Einfachheit spiegelt sich auch in der allgemeinen Architektur der Dual-Comb-Spektroskopie wider.
Im Gegensatz zu herkömmlichen spektroskopischen Geräten benötigt die Dual-Comb-Spektroskopie weder komplexe bewegliche Teile noch Gitter, um optische Frequenzen zu trennen und das optische Spektrum zu spreizen. Dies erfolgt digital im HF-Bereich.
Eine Folge davon ist, dass beide optischen Pfade problemlos auf optischen Fasern oder photonischen Chips realisiert werden können. Dies reduziert die Komplexität des Designs erheblich. Dadurch sind Dual-Comb-Spektrometer klein und robust und verfügen über eine hervorragende Kompensation externer Störungen.
Laserquellen für die Dual-Comb-Spektroskopie
Bei Laser Quantum bieten wir eine breite Palette an kohärenten Laserquellen an, die für Anwendungenin der Dual-Comb-Spektroskopiegeeignet sind. Eine unserer führenden Lösungen ist der leistungsstarke 1-Gigahertz (GHz)-Taccor-Comb, ein Ti:Saphir-Laser mit Superkontinuum-Erzeugungsfähigkeit und einem Modul zur Dispersionskompensation.
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