發(fā)布時(shí)間：2021-02-21 20:03

　　實(shí)現(xiàn)了一種適合于相干拉曼光譜探測(cè)的寬帶超連續(xù)譜光源的方法,使用1 064nm飛秒激光泵浦全正色散光子晶體光纖,并用光柵對(duì)對(duì)脈沖進(jìn)行壓縮,最終獲得了脈寬178fs,頻譜范圍處于760～1 300nm的超連續(xù)譜光源.對(duì)超連續(xù)譜脈沖的時(shí)間頻譜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,未經(jīng)過(guò)壓縮的超連續(xù)譜的脈沖寬度達(dá)到1.43ps,不同頻率的成分之間延遲較大,但基本上呈線性平滑分布,因此可以使用光柵對(duì)進(jìn)行色散補(bǔ)償;此外,提高泵浦光的功率雖然能夠增加光譜展寬,但會(huì)引入高階色散,并不利于色散補(bǔ)償.最后,使用該超連續(xù)譜搭建的三色相干反斯托克斯拉曼散射光譜探測(cè)系統(tǒng),測(cè)量了苯甲腈溶液的相干反斯托克斯拉曼散射信號(hào)光譜,同時(shí)獲得了3 200cm^-1范圍內(nèi)的所有振動(dòng)模式,驗(yàn)證了該超連續(xù)光譜的性能. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

色散補(bǔ)償前后SC的時(shí)間頻譜結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)在時(shí)域上的強(qiáng)度分布[14]

NL-1050-NEG全正色散PCF的色散曲線如圖2(a）所示，其最大群速度色散量大約在λ=1 060nm處，光纖端面在掃描電子顯微鏡下的結(jié)構(gòu)如圖2(b),10層呈三角分布的空氣微孔陣列構(gòu)成光纖的包層，空氣孔直徑為0.561 6μm，孔間距為1.44μm，光纖的纖芯為實(shí)芯熔硅材料，纖芯直徑為2.3±0.3μm．系統(tǒng)選擇的光纖飛秒激光器，其重復(fù)頻率20.86 MHz，輸出的脈沖光譜如圖2(c），紅色圓圈表示光譜儀測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，而藍(lán)色實(shí)線則是經(jīng)過(guò)擬合后的結(jié)果，顯示中心波長(zhǎng)為1 064nm；使用自相關(guān)儀測(cè)量了脈沖的自相關(guān)曲線，計(jì)算得到脈沖寬度為280fs．因此，在泵浦NL-1050-NEG型PCF時(shí)，能夠獲得接近最大的展寬．考慮到光纖中的損耗以及其他非線性作用，在實(shí)驗(yàn)中選擇長(zhǎng)度為42cm的全正色散PCF進(jìn)行展寬．為了獲得更大的光譜展寬量，需要使用較大功率的入射脈沖泵浦光纖．因此，在光纖端面的聚焦光斑具有非常高的功率密度，很容易因?yàn)榛覊m顆粒或者脈沖波動(dòng)，導(dǎo)致光纖端面損壞，影響光纖的耦合效率．為了解決這些問(wèn)題，可以將PCF與單模光纖進(jìn)行熔接，或者對(duì)光纖端面進(jìn)行塌陷研磨的方法處理，最終獲得破壞閾值更高的光纖端面．但是使用單模光纖熔接的方法，在熔接處會(huì)產(chǎn)生額外的損耗，需要恒溫裝置進(jìn)行降溫，而且單模光纖也會(huì)引入額外的光譜展寬，因此選擇了塌陷研磨的方法進(jìn)行處理．在研磨光纖端面之后，進(jìn)行多次放電使光纖前端面塌縮，這樣處理之后的耦合效率可以達(dá)到40%以上．

詳細(xì)的模擬過(guò)程以及結(jié)果見(jiàn)參考文獻(xiàn)[14]．?dāng)?shù)值模擬中分析了不同泵浦脈沖對(duì)光譜展寬的影響，以及SC的結(jié)構(gòu)變化．采用中心波長(zhǎng)1 060nm，脈寬為50fs，能量為1.5nJ的超短脈沖泵浦12cm長(zhǎng)的NL-1050-NEG型光纖，模擬得到的SC的時(shí)譜結(jié)構(gòu)和時(shí)間分布如圖1(a）和（c）所示，光譜已經(jīng)能夠獲得很大的展寬（740～1 450nm），同時(shí)光譜結(jié)構(gòu)也較為平坦，但是不同頻率成分之間的延遲達(dá)到2ps以上，明顯呈S形分布，這是由于脈沖在全正色散PCF中傳輸時(shí)，GVD使脈沖產(chǎn)生線性頻率啁啾，而SPM感應(yīng)啁啾沿整個(gè)脈沖且為非線性的．對(duì)于其中的線性啁啾，可以使用棱鏡對(duì)或光柵對(duì)進(jìn)行補(bǔ)償，而高階色散部分，則只能通過(guò)空間光調(diào)制器進(jìn)行補(bǔ)償．圖1(b）和（d）表示經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償后的脈沖結(jié)構(gòu)以及時(shí)域的分布，可以看到在高頻部分和低頻部分難以被很好地壓縮，并在時(shí)域上形成了兩個(gè)拖尾．對(duì)補(bǔ)償后的脈沖進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示其半高全寬能達(dá)到大約15fs.圖1 色散補(bǔ)償前后SC的時(shí)間頻譜結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)在時(shí)域上的強(qiáng)度分布[14]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于光子晶體光纖的百瓦超連續(xù)譜的產(chǎn)生[J]. 趙磊,李超,黎玥,王琳,張昊宇.  中國(guó)激光. 2017(02)
[2]基于全正色散光子晶體光纖的超連續(xù)譜光源[J]. 劉雙龍,陳丹妮,劉偉,牛憨笨.  物理學(xué)報(bào). 2013(18)



本文編號(hào)：3044846