新型偏振光成像技术

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）科学家开发出一种新型成像技术，能以前所未有的灵敏度观测材料随时间变化释放偏振光的全过程。光不仅有明暗、颜色之分，其光波还能旋转扭曲，这种现象称为偏振。3D电影眼镜正是利用光的偏振让双眼看到不同图像从而产生立体感。

偏振是量子计算机、安全通信和全息显示等未来科技的核心。许多材料释放的光会将其偏振信息编码，就像用光波方向传递信息。其中手性材料产生的圆偏振发光（CPL）是一种特殊光发射现象——光波在传播过程中会向左或向右螺旋前进。

克服传统技术的局限性

为突破传统技术限制，解锁新应用，研究人员需精确观测偏振如何随时间演变。但现有方法必须在速度、灵敏度或宽光谱范围之间取舍。传统CPL技术往往速度慢、范围窄或难以捕捉微弱信号，尤其对具有瞬时或微弱偏振效应的先进材料研究受限。这些缺陷阻碍了人们对手性材料光交互机制的完整理解。

EPFL能源材料实验室的Sascha Feldmann教授团队开发出高灵敏度、宽光谱、时间分辨光谱技术，可捕获完整的偏振态集合（即斯托克斯矢量）。新技术覆盖400-900纳米宽光谱窗口，时间分辨率横跨纳秒至毫秒量级，本底噪声仅为材料发射偏振光强度的万分之一。该技术同时捕捉线性和圆偏振信号，能识别并校正其他方法易混淆的偏振伪影。相关成果发表于《自然》杂志。

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关键设置组件、功能和原理概述。

尖端仪器

该团队用现成组件构建了这套尖端设备，光学架构完全公开，并共享"非明显误差源"清单以推动该领域发展。研究人员通过电子门控相机与精密偏振光学系统实时记录斯托克斯矢量，追踪各类分子（含强弱偏振发光特性）的光发射变化。完整偏振指纹记录能力使新装置能发现其他方法遗漏的细节。

新技术成功捕获了材料中前所未有的偏振变化细节：既复现了经典分子的基准结果，又揭示了有机发光体及复杂系统中快慢发射过程交织的未知动力学现象，还暴露了传统测量中常被误判为真实信号的偏振伪影。

凭借高灵敏度、宽光谱覆盖和纳秒级时间分辨率，该技术为激发态偏振动力学和对称性破缺研究开辟了新窗口。科学家现可实时观测这些过程，加速手性发光体、量子材料和先进光电器件的研发。团队已公开设计蓝图和自动化算法，助力全球科研攻关。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-09197-3