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介绍三种实现高度相干产生双光梳光谱的方法

 发布时间:2021-08-17 点击量:79
  双光梳光谱(DCS)是基于光学频率梳技术(OpticalFrequencyComb,OFC)发展出的新型主动光谱探测技术。通过两束具有一定重复频率差的脉冲序列相互“扫描”的方式,实现了光频到射频的转换。并且低频的“射频梳齿”与高频的“光频梳齿”是一一对应的关系,从而巧妙地连接光子与微波领域。
  DCS利用两个OFC光源具有微小的重复频率差异,在时域上脉冲序列的相互穿越,实现异步光取样;在频域上与多外差光谱分析类似,因此可通过记录大量的干涉图,将激光与物质相互作用的信息转换到射频域上来直接检测,可大幅降低对光谱信号检测的难度。DCS技术的关键和难点在于实现两个OFC光源的高度相干性,这就要求两个OFC具有短期相干稳定性,即相对线宽窄。在将DCS推向实用的阶段中,出现了不同的技术路线。主要有三种实现高度相干的DCS产生办法:
  1.绝对相干DCS
  采用超稳光腔获取超窄线宽(通常能达到惊人的Hz级别)的超稳激光器光频参考。由光频锁定方案确保两台光梳的绝对相干性,以此实现DCS中两台OFC光源之间的高度互相干。
  2.自适应DCS
  实时跟踪记录光梳的定时抖动和相位波动,再利用记录的定时抖动和相位波动,通过混频并重新定义干涉图采集时间来消除干涉图失真,从而实现有效相干平均。
  3.单腔DCS
  两个脉冲序列由一台激光器产生,使其具有内在固有的相干性。这种方法不仅可避免干涉图失真,易于实现相干平均,而且结构简单,实现成本低。