超連續(xù)譜源是全光纖脈沖激光驅(qū)動系統(tǒng)，在超寬帶光譜范圍內(nèi)提供高功率譜密度婿脸。通過線性和非線性過程的復雜相互作用粱胜，產(chǎn)生寬帶、明亮和光譜平坦超連續(xù)體的定制過程zui近已進一步向更長的波長推進狐树，并已發(fā)展到足以進入中紅外(中紅外)光譜學領(lǐng)域焙压。在這項工作中，我們回顧了這項技術(shù)的現(xiàn)狀和前景抑钟，該技術(shù)提供了類似激光的發(fā)射特性和與熱發(fā)射器相當?shù)乃矔r寬帶光譜覆蓋涯曲。
中紅外超連續(xù)介質(zhì)技術(shù)
摘要：超連續(xù)譜源是全光纖脈沖激光驅(qū)動系統(tǒng)，在超寬帶光譜范圍內(nèi)提供高功率譜密度在塔。通過線性和非線性過程的復雜相互作用，產(chǎn)生寬帶蛔溃、明亮和光譜平坦超連續(xù)體的定制過程zui近已進一步向更長的波長推進绰沥，并已發(fā)展到足以進入中紅外(中紅外)光譜學領(lǐng)域。在這項工作中贺待，我們回顧了這項技術(shù)的現(xiàn)狀和前景徽曲，該技術(shù)提供了類似激光的發(fā)射特性和與熱發(fā)射器相當?shù)乃矔r寬帶光譜覆蓋。
現(xiàn)代中紅外超連續(xù)光譜激光源是光纖激光器的一個突出代表麸塞。中紅外超連續(xù)提供瞬時超寬帶光譜覆蓋(超過一個八度)秃臣。超連續(xù)譜的產(chǎn)生過程源于強脈沖在光纖中傳播過程中線性和非線性過程的復雜嚙合和共同作用。根據(jù)泵浦方案哪工、材料參數(shù)奥此、光纖幾何形狀、色散狀態(tài)和輸入脈沖持續(xù)時間的不同雁比，導致光譜展寬的現(xiàn)象和機制的集合可以顯著變化稚虎，某些過程可以主導或被其他過程抑制。超連續(xù)譜產(chǎn)生過程的主要非線性因素是:受激拉曼散射章贞、自相位調(diào)制祥绞、四波混合非洲、調(diào)制不穩(wěn)定性鸭限、交叉相位調(diào)制、孤子動力學(孤子裂變和孤子自頻移)和色散波的產(chǎn)生两踏。
盡管超連續(xù)譜生成背后有復雜的基礎(chǔ)物理學败京，但中紅外超連續(xù)譜生成的實際實現(xiàn)相對簡單。圖1說明了這一點梦染，并描述了商用氟纖維(InF3)超連續(xù)介質(zhì)發(fā)生器的概念原理和系統(tǒng)架構(gòu)赡麦。開發(fā)了如圖1所示的系統(tǒng)朴皆。
圖1所示∷煺。基于InF3光纖系統(tǒng)的中紅外超連續(xù)介質(zhì)源的基本方案和工作原理示例:所示發(fā)射光譜對應(yīng)于商用超連續(xù)介質(zhì)發(fā)生器(Thorlabs, SC4500，光纖長度為50厘米晶姊，重復頻率為50 MHz扒接，平均輸出功率為300 mW);模擬了泵浦脈沖在200 cm長度InF3光纖上的光譜演化，說明了泵浦脈沖的產(chǎn)生機制们衙。
超連續(xù)介質(zhì)源的泵浦系統(tǒng)是基于高峰值功率飛秒鎖模光纖激光器钾怔。激光輻射的光譜范圍為光通信波長1550nm，該波長的光學技術(shù)較為發(fā)達蒙挑。發(fā)射的激光脈沖(重復頻率為50 MHz)由摻鉺光纖放大器放大并發(fā)射到非線性光纖中宗侦，該光纖將脈沖能量傳輸?shù)?.9μm光譜范圍，對應(yīng)于所設(shè)計的氟化光纖的零色散波長忆蚀。第二個放大階段意味著使用以下正向摻銩包層泵浦光纖放大器(793 nm泵浦二極管)在大約2 μ m的光譜范圍內(nèi)提高光功率(達到0.5 W平均功率水平)矾利。為了補償摻tm光纖和傳輸光纖的異常群速度色散，在泵浦系統(tǒng)中預先使用色散補償光纖來處理超連續(xù)譜產(chǎn)生的光脈沖的時頻自適應(yīng)馋袜。因此梦皮，由孤子串組成的移位和頻譜預加寬脈沖被耦合到50厘米長的InF3光纖中，在那里發(fā)生了大量的加寬桃焕。產(chǎn)生的光譜范圍為1.25 μ m至4.6 μ m的超連續(xù)譜輻射zui終由輸出離軸拋物面鏡準直剑肯。
圖1所示的系統(tǒng)舉例說明了超連續(xù)譜產(chǎn)生的壯觀現(xiàn)象——一個相對狹窄、高功率的近紅外激光線如何被轉(zhuǎn)換成超寬帶和明亮的近紅外和中紅外輸出观堂。盡管方案让网、光纖類型和設(shè)計(例如，由于色散分布的變化师痕，芯徑的微小變化可能導致發(fā)射光譜的顯著變化)溃睹、泵浦參數(shù)(持續(xù)時間、峰值功率胰坟、相對于零色散點的波長因篇、偏振)、放大級的數(shù)量和實現(xiàn)可能會有所不同笔横，但涉及泵浦激光器和非線性光纖的現(xiàn)代超連續(xù)譜生成的基本原理是保留的。以同樣的方式吹缔，通常高輸出功率(平均功率水平通常從100兆瓦到瓦)商佑，高光束質(zhì)量(通常M2≤1.1)和脈沖性質(zhì)也被保持。
從中紅外光譜儀器和應(yīng)用的角度來看厢塘，中紅外超連續(xù)光譜源提供的峰值功率(典型的脈沖持續(xù)時間在ps和次ns范圍內(nèi))可以顯著增強脈沖測量模式下的檢測茶没，保持低平均功率肌幽，從而降低熱負荷。應(yīng)用快速檢測系統(tǒng)和合適的脈沖積分器抓半，如鎖相放大器或車廂門控平均器喂急，可以利用峰值增益(峰值與平均功率的比值，但受探測器響應(yīng)時間的限制)笛求。這里可以注意到煮岁，近紅外純連續(xù)波(CW)超連續(xù)譜的實現(xiàn)已被報道，但由于生成效率低(非線性過程的效率受到微薄的CW功率的抑制)涣易、擴寬不良寞奸、對極高平均功率泵浦的要求以及km長的光纖導致后續(xù)挑戰(zhàn)郁岩，因此尚未得到證實和商業(yè)化。
除了激光特性外，超連續(xù)輻射還有獨特的相干特性束凑。超連續(xù)譜是在光纖的引導模式下產(chǎn)生的(通常是單模)胖笛，因此超連續(xù)譜發(fā)生器保持了種子泵激光器的高空間相干性巍实，從而產(chǎn)生了高亮度和類激光聚焦特性贺奠。然而，由于光譜的ji端展寬隆嗅，時間相干性正在與空間相干性解耦界阁，并在生成過程中發(fā)生變化:超連續(xù)光譜光表現(xiàn)出典型的低時間相干性(接近熱光源的極短相干長度)。圖2旨在說明這些點胖喳，展示了商用系統(tǒng)(基于Leukos InF3光纖的源)的典型發(fā)射光譜和相應(yīng)的FTIR干涉圖(即場自相關(guān))泡躯。圖2(b)采用希爾伯特變換法確定相干長度丽焊。用得到的信封提取全寬度的一半zui大值;由于超連續(xù)介質(zhì)源的結(jié)構(gòu)略不對稱较剃，因此還對干涉圖包絡(luò)進行了高斯擬合。測量使用商用FTIR光譜儀(Bruker Optics, Vertex 70)進行技健，默認采集參數(shù)(平均12個光譜写穴，4 cm-1分辨率，1 kHz鏡像頻率)雌贱。一個箱車集成(蘇黎世儀器啊送，UHFLI)被用來解調(diào)信號。
因此欣孤，這些特定的相干性和光譜特性產(chǎn)生了一個獨特的發(fā)射器馋没，這在各種中紅外光譜應(yīng)用中是非常有趣的。超連續(xù)鏡消除時間干擾偽影并保持衍射有限的性能导街，例如在高光譜成像和微光譜學中披泪。由于這些原因，這些光源在中紅外光譜之外也引起了極大的興趣款票，例如在紅外光學相干層析成像中。
| (a) 基于Leukos InF3光纖的中紅外發(fā)射光譜 (使用2.4 μ m邊通濾波器)(重復頻率250khz泽论，平均輸出功率650mw) | (b) FTIR干涉圖:(左)對應(yīng)于熱發(fā)射器(a)和(右)所示的超連續(xù)光譜發(fā)射;自相關(guān)函數(shù)分析(使用希爾伯特變換)用于獲取實際相干長度 |
圖2所示艾少。商業(yè)超連續(xù)體發(fā)射器的發(fā)射特性:(a)中紅外發(fā)射光譜(大氣水蒸氣和CO2導致特征吸收特征)和(b)時間相干特性(常規(guī)熱發(fā)射器的干涉圖供參考)。
了解更多詳情翼悴，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：
http://www.wjjzl.com/three-level-104.html
更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商缚够，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器鹦赎、光學測量設(shè)備谍椅、光學元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工古话、光通訊雏吭、生物醫(yī)療、科學研究陪踩、國防杖们、量子光學、生物顯微肩狂、物聯(lián)傳感摘完、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝傻谁，培訓孝治，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)审磁，系統(tǒng)集成等服務(wù)荆秦。
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息，或直接來電咨詢4006-888-532力图。
展示全部 
