从检测呼吸中的COVID到监测温室气体浓度，被称为频率梳的激光技术可以识别像二氧化碳这样简单到像单克隆抗体一样复杂的特定分子，具有无与伦比的准确性和灵敏度。尽管频率梳具有令人难以置信的能力，但它们捕捉高速过程（例如高超音速推进或蛋白质折叠成最终三维结构）的能力有限。
美国国家标准与技术研究院 （NIST）、Toptica Photonics AG 和科罗拉多大学博尔德分校现在已经建立了一个频率梳系统，可以每 20 纳秒或十亿分之一秒识别样品中某些分子的存在。
研究人员可能能够使用频率梳来更好地理解快速移动过程中的瞬间中间步骤，从高超音速喷气发动机的力学到使用这种新功能调节细胞生长的酶之间的化学反应。研究结果由研究团队发表在《自然光子学》杂志上。
研究人员在他们的实验中采用了现在常见的双频梳状排列，它由两束激光束组成，它们协同工作以检测分子吸收的颜色光谱。大多数双频梳状配置使用两个飞秒激光器，以同步方式发出一对超快脉冲。
在这项新实验中，研究人员采用了一种更简单、更便宜的装置，称为“电光梳”，它将一束连续的光束分成两束。然后，电子调制器改变光束，产生电场，将它们塑造成频率梳的单个“齿”。每颗牙齿代表一种不同颜色或频率的光，可以被感兴趣的分子吸收。
在一次典型的试运行中，研究人员使用的电光梳只包含14个齿，而传统频率梳则有数千甚至数百万个齿。不过，研究人员能够在20纳秒的时间尺度上检测到光吸收的变化，因为每颗牙齿都具有更高的光功率，并且在频率上与其他牙齿间隔开来。
研究人员在充气气缸中使用一个微小的喷嘴，测量了超音速一氧化碳2当他们出现进行演示时的脉搏。测量空气中二氧化碳的含量，或 CO2混合比例。研究人员能够通过观察一氧化碳的变化来确定脉冲的运动2浓度。
科学家们观察了一氧化碳的方式2与大气发生反应，导致气压随之变化。即使使用最先进的计算机模拟，也很难精确提取这些细节。
从这些研究中收集的数据可以阐明如何更好地理解温室气体如何与气候相互作用或导致内燃机的设计。
在设置中采用了光学参量振荡器，将梳齿从近红外色移到一氧化碳吸收的中红外色2.然而，光学参量振荡器可以设置为中红外光谱的各个部分，使梳子能够检测在这些区域吸收光的不同物质。
该研究包含其他研究人员可以利用的信息在实验室中开发类似的系统，使这项新技术在广泛的研究领域和行业中公开可用。
Long指出，“通过这种设置，你可以生成任何你想要的梳子。这种方法的可调性、灵活性和速度为许多不同类型的测量打开了大门。
