Les impulsions ultracourtes jouent un rôle important dans les applications spectroscopiques. Leur large bande passante spectrale permet une caractérisation simultanée de l'échantillon à différentes fréquences, éliminant ainsi le besoin de mesures répétées ou de réglage laser. De plus, leur confinement temporel extrême permet d'isoler temporellement la réponse de l'échantillon de l'impulsion d'excitation principale.
Cette réponse, qui contient des informations spectroscopiques complètes, dure de quelques dizaines de femtosecondes à nanosecondes (10 −15 à 10 −9 secondes) et est généralement sondé par une impulsion plus courte à différents délais. Lorsqu'elle est fusionnée avec d'autres techniques, telles que la spectroscopie cohérente multidimensionnelle ou l'imagerie hyperspectrale, la spectroscopie ultrarapide facilite l'identification de constituants inconnus.
Cependant, l'ambition des mesures en temps réel se heurte à des obstacles, principalement en raison de l'enregistrement étendu des données requis sur le spectre de bande passante élevée pour chaque pixel, introduisant des retards considérables dans la capture des données, prolongeant le temps de traitement et augmentant le volume de données.
Les chercheurs ont développé une technique pour accélérer l'analyse spectroscopique. Kilian Scheffter, doctorant travaillant avec Hanieh Fattahi, responsable du groupe « Fieldoscopie femtoseconde » au MPL, explique :« La réponse des molécules aux impulsions d'excitation ultracourtes est généralement clairsemée dans de nombreux échantillons, ce qui implique que la réponse ne se produit qu'à des fréquences spécifiques. connues sous le nom d'empreintes moléculaires. "
"En randomisant stratégiquement les points de mesure dans le temps, une approche établie appelée détection compressée peut reconstruire efficacement le signal en utilisant moins de points de données que la limite dictée par le critère de Nyquist. Cependant, le principal défi a été de modifier le chevauchement temporel de la sonde. impulsions et l'excitation femtoseconde impulsions de manière aléatoire."
"En collaboration avec nos partenaires en Allemagne et en France, nous avons utilisé avec succès des ondes acoustiques pour moduler ce chevauchement temporel de manière aléatoire. Cette innovation étend l'application de la détection compressée à la mesure spectroscopique en temps réel."
"L'accélération de la spectroscopie dans le domaine temporel offre plusieurs avantages, par exemple en simplifiant l'imagerie sans étiquette d'échantillons fragiles, la surveillance environnementale en temps réel et les diagnostics en plein air des gaz toxiques et dangereux, ainsi que l'endoscopie moléculaire", explique le Dr Hanieh Fattahi.
Les travaux sont publiés dans la revue Ultrafast Science .
Plus d'informations : Hanieh Fattahi et al, Détection compressée d'une empreinte moléculaire résolue en champ au-delà de la fréquence de Nyquist, Science ultrarapide (2024). DOI :10.34133/ultrafastscience.0062
Fourni par la Société Max Planck
