相干拉曼散射表示一類特殊的光-物質相互作用晾嘶。其核心是材料對入射光場的響應方式:響應包含關于兩個入射光場的不同頻率的材料振蕩的信息侣滩。因此，將光場的頻率寫成Ω1和Ω2变擒，相干拉曼相互作用取決于材料在頻率Ω = Ω 1?Ω 2處的振蕩運動君珠。這個簡單的規(guī)定使連貫的拉曼技術具有許多獨特的能力。因此兩束光的同步顯得尤為重要娇斑。
相干拉曼技術雙束光同步的粗調與細調方法
對于相干拉曼技術策添，兩束激光必須在時間和空間上結合。
常用的方法是使用二向色鏡和幾個轉向鏡進行精細調整毫缆，在空間上重疊光束相對簡單唯竹。通常情況下，在組合光束路徑中間隔約1米的兩個光闌處的重疊可用于驗證空間對準苦丁〗牵可根據CARS或SRS信號強度進行微調⊥基于opo的系統(tǒng)中的時間重疊是通過基于反向反射器的被動延遲階段來實現的产上，該延遲階段允許在保持空間對齊的同時調整兩個光束中的一個的路徑長度(圖1)。由于使用的激光系統(tǒng)的重復頻率通常是80 MHz蛾狗，兩個脈沖之間的時間周期是p = 1/f = 12.5 ns晋涣。用這個周期乘以光速，得到距離約為3.75 m沉桌。因此谢鹊，為了找到時間重疊算吩，必須減小兩段路徑之間的長度差異，即每段達到該距離的±1/2佃扼。必須重疊光束的空間精度是由激光脈沖的空間范圍決定的偎巢，其持續(xù)時間為τ為6 ps。乘以光速可得到cτ為 1.8 mm兼耀。為了找到如此精確的時間重疊艘狭，可使用兩步程序。
第①步翠订，使用高帶寬光電二極管和示波器盡可能優(yōu)化重疊巢音。因為較快的實時示波器的帶寬是幾GHz，這允許在500 ps內找到時間重疊尽超，換算成150毫米官撼。通過使用泵浦激光器內穩(wěn)定的內部探測器從激光脈沖序列觸發(fā)示波器，可以獲得較佳的測量結果似谁。然后傲绣，可以在光學臺上測量單個脈沖串，并使用游標測量激光脈沖的質心巩踏。通過比較兩個激光脈沖串質心的偏移量秃诵，可以獲得比示波器帶寬更高的精度。
圖1. 采用同步泵浦OPO的CARS光束組合示意圖塞琼。采用1064 nm Stokes光束路徑上的被動延遲段來保證時間重疊菠净，采用二色鏡來獲得空間重疊。每個光束的線偏振通過半波片(λ/2)調節(jié)彪杉，結果是在偏光分束器立方體(PZ)后進行獨立的強度調節(jié)毅往，確保兩束光束在進入顯微鏡時具有平行的偏振狀態(tài)。
第②步派近，在使用示波器實現脈沖序列的時間重疊之后攀唯，可以使用自相關器進行微調。通常渴丸，自相關器的總范圍為~ 50 ps侯嘀，這意味著脈沖重疊必須在示波器的500 ps精度和這個50 ps動態(tài)范圍之間的區(qū)域通過試錯找到。自相關器是一種用來表征極短激光脈沖的光學儀器谱轨。它的工作原理是利用激光脈沖本身作為測量工具戒幔。在自相關器中，輸入光束被分束器分離并送入典型的干涉儀的兩個臂(圖2)碟嘴。干涉儀的一個臂具有精確的延遲級溪食，可快速掃描。在延遲之后娜扇，兩束光束被重新組合并使用一個讀出非線性過程進行測量错沃，例如只在兩束光束都存在時才提供信號的和頻率生成。通過記錄輸出信號作為干涉儀的一個臂的延遲的函數雀瓢，并使用已知的光速將延遲距離轉換為時間枢析，可以高精度地推斷出兩束之間的時間延遲(很容易<50 fs)。一旦自相關器記錄到兩個光束的時間重疊刃麸，這將足以產生CARS或SRS信號醒叁。
圖2. Mach-Zender型自相關器的原理圖。入射的激光束被分成兩支泊业。其中一個臂具有可控的延遲階段(τ)把沼。
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