编译 胡德良 信梦莎

在严重遭受温室气体排放威胁的世界里，对温室气体的测量可能会令人感到特别棘手。你可能需要捕获空气样本，或者需要使样本强行通过一个分析器。况且，许多这样的技术一次只能测量一种温室气体或一种污染物。

然而，激光提供了另一种方法。追踪单个化合物的激光光谱技术已经存在几十年了，但是美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员开发了一个可以同时测量四种温室气体（甲烷、二氧化碳、水蒸气和一氧化二氮）的系统。

参与该项目的NIST研究员凯文·科塞尔（Kevin Cossel）说：“这是一套精致而强大的设备，可以得到非常高的光谱分辨率。”

这套设备背后的技术是光频梳，它帮助科学家赢得了2005年诺贝尔物理学奖。在本质上，光频梳是以特定的、均匀间隔的频率发射激光的一种工具。正如光谱图上描绘的那样，这些频段看起来像一把梳子，因而得名“光频梳”。事实上，光频梳极其精确，这是它的一大优势。 基于光频梳的扫描技术依赖于双梳装置——利用两个不同频率的光频梳，观察两者的干扰模式，其中不包含任何复杂的光栅或移动部件。

好几年以来，NIST一直在利用光频梳实现测量目标。最初，NIST的研究人员将激光梳调到近红外波长，大约1.6微米。这样，研究人员能够观察到甲烷、水蒸气、二氧化碳之类的气体。

这个系统还有另一个关键特征：它是开放式的。当光频梳被调到不被大气特性吸收的频率，它们的激光可以持续一千米的距离，并可以观察到这段距离内的一切。……