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Ultrabroadband Nanospectroscopy with a Laser-Driven Plasma Source
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2018-02-05 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsphotonics.7b01484 Martin Wagner 1 , Devon S. Jakob 2 , Steve Horne 3 , Henry Mittel 1 , Sergey Osechinskiy 1 , Cassandra Phillips 4 , Gilbert C. Walker 4 , Chanmin Su 1 , Xiaoji G. Xu 2
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2018-02-05 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsphotonics.7b01484 Martin Wagner 1 , Devon S. Jakob 2 , Steve Horne 3 , Henry Mittel 1 , Sergey Osechinskiy 1 , Cassandra Phillips 4 , Gilbert C. Walker 4 , Chanmin Su 1 , Xiaoji G. Xu 2
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Scattering-type scanning near-field optical microscopy (s-SNOM) enables infrared spectroscopy at 10–20 nm spatial resolution through elastic light scattering. Coupled with an infrared light source, s-SNOM characterizes chemical compositions or probes nanoscale photonic phenomena on length scales 2 orders of magnitude below the diffraction limit. However, widespread use of s-SNOM as an analytical standard tool has been restrained to a large extent by the lack of a bright and affordable broadband light source. Here we present a turnkey thermal emitter based on a laser-driven plasma that offers incoherent radiation of a broader bandwidth (>1000 cm–1) and ∼40-fold higher brilliance than previous blackbody radiators in addition to a compact size and at a fraction of the cost of alternative coherent laser systems or synchrotrons. We demonstrate a nearly 1 order of magnitude increase in signal-to-noise in near-field spectra compared to existing incoherent emitters, which allows probing of not only inorganic materials and polaritonic systems but also various commonly used polymers despite their weak near-field optical response. The latter important representative of soft matter was previously inaccessible by table-top thermal radiators. s-SNOM combined with the laser-driven plasma will provide a widely accessible platform for infrared nanospectroscopy.
中文翻译：
激光驱动等离子体源的超宽带纳米光谱
散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）可以通过弹性光散射以10–20 nm的空间分辨率进行红外光谱分析。结合红外光源，s-SNOM可表征化学成分或探测低于衍射极限2个数量级的纳米尺度的光子现象。但是，由于缺少明亮，负担得起的宽带光源，很大程度上限制了s-SNOM作为分析标准工具的广泛使用。在这里，我们介绍了基于激光驱动等离子体的交钥匙热辐射器，该等离子体提供了更宽带宽（> 1000 cm –1）的不相干辐射），并且比以前的黑体辐射器高出40倍以上的亮度，而且尺寸紧凑，且成本仅为替代相干激光系统或同步加速器的一小部分。我们证明，与现有的非相干发射器相比，近场光谱中的信噪比增加了近一个数量级，这不仅可以探测无机材料和极化系统，还可以探测各种常用的聚合物，尽管它们的近场光学性能较弱。回复。后一种重要的软物质代表以前是台式散热器无法接近的。s-SNOM与激光驱动的等离子体相结合将为红外纳米光谱学提供一个可广泛使用的平台。
更新日期：2018-02-05
中文翻译：
激光驱动等离子体源的超宽带纳米光谱
散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）可以通过弹性光散射以10–20 nm的空间分辨率进行红外光谱分析。结合红外光源，s-SNOM可表征化学成分或探测低于衍射极限2个数量级的纳米尺度的光子现象。但是，由于缺少明亮，负担得起的宽带光源，很大程度上限制了s-SNOM作为分析标准工具的广泛使用。在这里，我们介绍了基于激光驱动等离子体的交钥匙热辐射器，该等离子体提供了更宽带宽（> 1000 cm –1）的不相干辐射），并且比以前的黑体辐射器高出40倍以上的亮度，而且尺寸紧凑，且成本仅为替代相干激光系统或同步加速器的一小部分。我们证明，与现有的非相干发射器相比，近场光谱中的信噪比增加了近一个数量级，这不仅可以探测无机材料和极化系统，还可以探测各种常用的聚合物，尽管它们的近场光学性能较弱。回复。后一种重要的软物质代表以前是台式散热器无法接近的。s-SNOM与激光驱动的等离子体相结合将为红外纳米光谱学提供一个可广泛使用的平台。
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