實現(xiàn)了一種適合于相干拉曼光譜探測的寬帶超連續(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,并用光柵對對脈沖進行壓縮,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.對超連續(xù)譜脈沖的時間頻譜結(jié)構(gòu)進行了分析,未經(jīng)過壓縮的超連續(xù)譜的脈沖寬度達到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進行色散補償;此外,提高泵浦光的功率雖然能夠增加光譜展寬,但會引入高階色散,并不利于色散補償.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系統(tǒng),測量了苯甲腈溶液的相干反斯托克斯拉曼散射信號光譜,同時獲得了3 200cm^-1范圍內(nèi)的所有振動模式,驗證了該超連續(xù)光譜的性能. 

【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

色散補償前后SC的時間頻譜結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)在時域上的強度分布[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量得到的數(shù)據(jù)，而藍色實線則是經(jīng)過擬合后的結(jié)果，顯示中心波長為1 064nm；使用自相關(guān)儀測量了脈沖的自相關(guān)曲線，計算得到脈沖寬度為280fs．因此，在泵浦NL-1050-NEG型PCF時，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，在實驗中選擇長度為42cm的全正色散PCF進行展寬．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，很容易因為灰塵顆粒或者脈沖波動，導(dǎo)致光纖端面損壞，影響光纖的耦合效率．為了解決這些問題，可以將PCF與單模光纖進行熔接，或者對光纖端面進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，在熔接處會產(chǎn)生額外的損耗，需要恒溫裝置進行降溫，而且單模光纖也會引入額外的光譜展寬，因此選擇了塌陷研磨的方法進行處理．在研磨光纖端面之后，進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到40%以上．

詳細的模擬過程以及結(jié)果見參考文獻[14]．?dāng)?shù)值模擬中分析了不同泵浦脈沖對光譜展寬的影響，以及SC的結(jié)構(gòu)變化．采用中心波長1 060nm，脈寬為50fs，能量為1.5nJ的超短脈沖泵浦12cm長的NL-1050-NEG型光纖，模擬得到的SC的時譜結(jié)構(gòu)和時間分布如圖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，GVD使脈沖產(chǎn)生線性頻率啁啾，而SPM感應(yīng)啁啾沿整個脈沖且為非線性的．對于其中的線性啁啾，可以使用棱鏡對或光柵對進行補償，而高階色散部分，則只能通過空間光調(diào)制器進行補償．圖1(b）和（d）表示經(jīng)過線性補償后的脈沖結(jié)構(gòu)以及時域的分布，可以看到在高頻部分和低頻部分難以被很好地壓縮，并在時域上形成了兩個拖尾．對補償后的脈沖進行擬合，結(jié)果顯示其半高全寬能達到大約15fs.圖1 色散補償前后SC的時間頻譜結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)在時域上的強度分布[14]

【參考文獻】：
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. 2013(18)



本文編號：3044846