La espectrometría de transformada de Fourier integrada de ondas estacionarias ( SWIFTS ), o espectrometría de transformada de Fourier integrada de ondas estacionarias , es una técnica analítica utilizada para medir la distribución de la luz a lo largo de un espectro óptico . La tecnología SWIFTS se basa en una arquitectura Lippmann de campo cercano . Se inyecta una señal óptica en una guía de ondas y se termina en un espejo (configuración Lippman verdadera). La señal de entrada interfiere con la señal reflejada, creando una onda estacionaria .
En una arquitectura contrapropagativa, las dos señales ópticas se inyectan en los extremos opuestos de la guía de ondas. Las ondas evanescentes que se propagan dentro de la guía de ondas se muestrean mediante sondas ópticas. Esto da como resultado un interferograma . Una función matemática conocida como transformada de Lippmann, similar a una transformada de Fourier , se utiliza posteriormente para obtener el espectro de la luz.
En 1891, en la Academia de Ciencias de París, Gabriel Lippmann presentó una fotografía en color del espectro solar obtenida con su nueva placa fotográfica . [1] Más tarde, en 1894, publicó un artículo sobre cómo su placa era capaz de registrar información de color en la profundidad de la gelatina fotográfica sin grano y cómo la misma placa, después del procesamiento, podía restaurar la imagen en color original simplemente mediante la reflexión de la luz. [2] Por lo tanto, fue el inventor de la verdadera fotografía en color interferencial . Recibió el Premio Nobel de Física en 1908 por este avance. Lamentablemente, este principio era demasiado complejo para su uso. El método fue abandonado unos años después de su descubrimiento.
Un aspecto del concepto de Lippmann que fue ignorado en ese momento se relaciona con las aplicaciones espectroscópicas . A principios de 1933, Herbert E. Ives propuso utilizar un dispositivo fotoeléctrico para sondear ondas estacionarias para hacer mediciones espectrométricas. [3] En 1995, P. Connes [4] propuso utilizar la nueva tecnología emergente de detectores para la espectrometría tridimensional basada en Lippmann. Después de esto, Knipp et al. informaron en 2005 [5] de una primera realización de un espectrómetro muy compacto basado en un sistema microoptoelectromecánico (MOEMS), pero tenía una resolución espectral muy limitada. En 2004, dos investigadores franceses, Etienne Le Coarer de la Universidad Joseph Fourier y Pierre Benech del INP Grenoble , acoplaron elementos sensores a la parte evanescente de las ondas estacionarias dentro de una guía de ondas monomodo. En 2007, esos dos investigadores informaron de un método de campo cercano para sondear el interferograma dentro de una guía de ondas. [6] Los primeros espectrómetros basados en SWIFTS aparecieron en 2011 basados en una configuración lineal SWIFTS.
La tecnología funciona mediante el sondeo de una onda estacionaria óptica, o la suma de las ondas estacionarias en el caso de la luz policromática, creada por una luz que se va a analizar. En una configuración lineal SWIFTS (configuración Lippman real), la onda estacionaria se crea mediante una guía de ondas monomodo rematada por un espejo fijo. La onda estacionaria se muestrea regularmente en un lado de una guía de ondas mediante nanopuntos de dispersión. Estos puntos se encuentran en el campo evanescente . Estos nanopuntos se caracterizan por una diferencia de índice óptico con el medio en el que se encuentra el campo evanescente. A continuación, la luz se dispersa alrededor de un eje perpendicular a la guía de ondas. Para cada punto, esta luz dispersada es detectada por un píxel alineado con este eje. Por tanto, la intensidad detectada es proporcional a la intensidad dentro de la guía de ondas en la ubicación exacta del punto. Esto da como resultado una imagen lineal del interferograma. No se utilizan partes móviles. A continuación, se aplica una función matemática conocida como transformada de Lippmann, similar a una transformada de Fourier, a esta imagen lineal y se obtiene el espectro de la luz.
El interferograma se trunca. Solo se muestrean las frecuencias correspondientes a la diferencia de trayectoria óptica cero en el espejo, hasta los puntos más alejados. Se rechazan las frecuencias más altas. El truncamiento de este interferograma determina la resolución espectral . El interferograma está submuestreado. Una consecuencia de este submuestreo es una limitación del ancho de banda de longitud de onda al que se aplica la función matemática.
La tecnología SWIFTS presenta la ventaja de Fellgett , que se deriva del hecho de que un interferómetro mide longitudes de onda simultáneamente con los mismos elementos del detector, mientras que un espectrómetro dispersivo las mide sucesivamente. La ventaja de Fellgett también establece que al recopilar un espectro cuyo ruido de medición está dominado por el ruido del detector, un espectrómetro multiplex como un espectrómetro de transformada de Fourier producirá una mejora relativa en la relación señal-ruido , con respecto a un monocromador de barrido equivalente , que es aproximadamente igual a la raíz cuadrada del número de puntos de muestra que comprenden el espectro. La ventaja de Connes establece que la escala de número de onda de un interferómetro, derivada de un láser de helio-neón , es más precisa y presenta una mejor estabilidad a largo plazo que la calibración de instrumentos dispersivos.