近日，中国科学院上海光学精密机械研究所的研究团队在大气二氧化碳监测领域取得重要进展。他们利用自主研发的“空气激光辅助相干拉曼光谱”技术，成功实现了对大气中二氧化碳浓度的高精度检测。这一成果以《基于空气激光的相干拉曼光谱探测大气二氧化碳》为题，发表在国际权威光学期刊Optics Express上。

二氧化碳是导致全球变暖的主要温室气体之一，其浓度变化与人类活动密切相关。因此，如何准确、高效地监测大气中的CO₂含量，已成为应对气候变化、制定减排政策和研究碳循环机制的重要科学课题。近年来，随着全球对碳达峰、碳中和目标的推进，发展灵敏、快速、可现场部署的大气CO₂检测技术显得尤为迫切。

相干拉曼散射（Coherent Raman Scattering, CRS）是一种非线性光学检测技术，具有无标记、高灵敏度和实时响应等优点，在化学分析、生物成像等领域已有广泛应用。然而，传统CRS技术通常需要多束激光协同作用，并且对激光之间的时空同步要求极高，这使得其在开放复杂的大气环境中难以实现稳定运行。

此次上海光机所的研究团队另辟蹊径，采用了一种名为“空气激光”的新型光源来辅助相干拉曼光谱探测。所谓“空气激光”，是指通过超快强激光脉冲激发空气分子，使其产生受激辐射从而形成类似激光的发射信号。这种空气激光具有高度方向性、良好的时间同步性和频谱稳定性，能够有效替代传统复杂的多光束系统，显著简化了相干拉曼光谱系统的结构。

在实验中，研究人员将空气激光与相干拉曼技术相结合，构建了一个全新的探测平台。结果显示，该方法不仅能实现对大气中CO₂浓度的定量测量，而且测量精度极高，相对误差仅为0.6%，远优于市面上大多数商用温室气体分析仪。更重要的是，该技术的检测极限低至43 ppm（百万分之一），比此前同类研究报道的最佳水平提升了约一个数量级。

除了高灵敏度，该系统还具备同时检测多种气体成分的能力，并拥有厘米级的空间分辨率。这意味着它不仅可以用于单一温室气体的监测，还能识别多种污染物并追踪其来源，有助于揭示大气污染物与温室气体之间的协同效应，为环境治理提供科学依据。

这项技术未来有望广泛应用于城市空气质量监测、工业排放监控、碳排放核查等多个领域，特别是在需要高精度、高分辨率数据支持的科学研究和政策制定中发挥重要作用。

本项研究得到了国家自然科学基金重点项目与面上项目、中国科学院青年创新促进会优秀会员计划、中科院基础研究青年团队计划以及上海市科委原创探索项目等多项科研基金的支持，充分体现了我国在先进光学检测技术和环境监测领域的持续创新能力。

总的来说，这一突破不仅展示了我国在光学传感领域的前沿实力，也为全球温室气体监测技术的发展提供了新的思路和技术路径。