我國科研團(tuán)隊研發(fā)出百公里級開放大氣雙光梳光譜測量技術(shù)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)：研究團(tuán)隊，在國際上首次實現(xiàn)百公里級的開放大氣雙光梳光譜測量。該技術(shù)可應(yīng)用于監(jiān)測大尺度范圍的地球大氣溫室氣體和污染氣體，還可以擴(kuò)展到衛(wèi)星和地面之間的大氣雙光梳光譜測量，用于全球尺度的溫室氣體監(jiān)測和精確校準(zhǔn)。

大氣光譜學(xué)是研究大氣化學(xué)和物理性質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。目前大氣光譜遙感使用的光柵光譜儀、外差光譜幅度計和傅里葉變換光譜儀等技術(shù)存在無法在夜間進(jìn)行測量、無法同時測量多種組分等限制，而開放大氣雙光梳光譜技術(shù)（Dual-Comb Spectroscopy）不受湍流散斑和背景噪聲的影響，在原理上能夠在不校準(zhǔn)的情況下測量更長的距離，被認(rèn)為是用于大氣遙感的理想精密光譜工具。然而，當(dāng)前國際上所能實現(xiàn)的最遠(yuǎn)的測量距離不超過20 km，且只能針對工廠、牧場等小范圍區(qū)域?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測，無法應(yīng)用于大型城市、雨林等大范圍區(qū)域。

針對這一問題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地融合了高精度自由空間時間頻率傳遞技術(shù)，設(shè)計了一種新的雙基站開放大氣雙光梳光譜測量方案。相比于傳統(tǒng)單基站，該方案無需在測量遠(yuǎn)端放置反射器，光只需要經(jīng)過待測路徑一次即可完成測量，極大地減小了鏈路損耗，因此更適用于遠(yuǎn)距離、大尺度的測量。并且，研究團(tuán)隊將該方案應(yīng)用于烏魯木齊，成功測量得到113公里水平開放大氣中水汽和二氧化碳的強(qiáng)度譜和相位譜，該距離比國際上最遠(yuǎn)的測量距離高了約一個數(shù)量級。這一技術(shù)的引入，無疑將助力大氣監(jiān)測網(wǎng)的建立，形成更為高效的環(huán)境監(jiān)測體系。

這項技術(shù)不僅是光學(xué)測量技術(shù)的一次重大提升，也是我國在這一高技術(shù)領(lǐng)域走向國際舞臺的重要一步。越來越多的科研機(jī)構(gòu)開始關(guān)注雙光梳技術(shù)在其他領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，比如醫(yī)藥檢測、食品安全檢測等，其在商業(yè)化應(yīng)用的前景值得期待。

展望未來，隨著技術(shù)的逐步成熟和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，雙光梳技術(shù)可能會在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。在氣候變化日益嚴(yán)峻、環(huán)境問題亟待解決的今天，利用如此先進(jìn)的技術(shù)開展環(huán)境監(jiān)測，無疑將為我們應(yīng)對這些挑戰(zhàn)提供有力的支持。