分光法

実験室の研究のフレームワーク内で、超高速タイムスケールで従来のレーザー分光法を研究するにはポンププローブ分光法の概念を利用します。この一般的な手順では、2つのフェムト秒またはピコ秒の可視光パルスが必要です。対象となるサンプルを励起する（「ポンプ」）ものと、サンプルの脱励起を監視（「プローブ」）するもので、空間的にも時間的にも重ね合わせるために両方が必要となります。光遅延線はプローブパルスがたどる経路を効果的に長くすることができ、それによってポンプパルスに関して時間的にも遅延させることができます。ポンプパルスで分子が励起されるとき、増大したプローブパルスの遅延により励起電子の減衰が監視されます。ここから、対象となるサンプルに対する動的で時間分解されたデータを取得し、分析することができます。ポンププローブ分光法は一般的に、光誘起励起の後の可飽和吸収体の回復を監視し、化学反応の時間的特徴、または分子から分子へのエネルギーの移動を測定するために使用されます。この情報に基づいて、光触媒反応、光電気化学、太陽光発電などの幅広いアプリケーションのために、研究された材料を設計、合成、導入することができます。ポンププローブ分光法技術を利用する主な分野は学究的環境、航空宇宙、冶金学、バイオフォトニクス、顕微鏡法、医療です。例えば、太陽電池材料の効率は、重要な励起再結合動力学、またはクリーンな燃焼の液体水素燃料を生成する加水分解材料の電化担体再結合の効率の監視を通して、このようなポンププローブ技術によって特定されることがあります。

キャビティリングダウン分光法は、光の散乱と吸収が発生する材料の光減衰の大きさを求めることができる光学技術です。気相研究の分野に幅広く利用されるようになっていて、ここでは気体試料が1兆分の1（ppt）レベルまで定量化できます。このような実験で、レーザーは光キャビティに光を当てるのに使用され、キャビティモードを使用した共鳴では建設的干渉によりレーザー光量が増大します。レーザーがオフに切り替わると、指数関数的に減衰する光量が測定されます。このアプリケーションは、技術固有の高い感度のため、特に環境の監視、放射の監視、バイオ医薬品の製造に適しています。特に、温室効果ガスの測定は、自動車のエンジンから化学処理プラントまで、「環境保全」を意識した技術の構築に貢献してきました。