双光梳光谱测量技术

双光梳光谱技术是一种先进的精密光谱测量技术,具有高分辨力、高频率精度、快速测量和宽带光谱覆盖等优点,已在光谱激光雷达、温室气体监测、燃烧诊断等测量领域中广泛应用。关于双光梳光谱的新原理、新方案和新技术不断涌现,因此有必要对其发展现状进行梳理和总结。本文详细地阐述了双光梳光谱技术的原理和性能指标,分析对比了光频参考、电光调制、单腔双光梳和光调制四种典型双光梳光谱测量系统的实验方案和优势,同时具体分析了双光梳光谱技术在工作波段拓展方向的发展现状,最后对双光梳光谱系统的发展趋势和应用前景进行了总结和展望,为双光梳光谱技术在全波段光谱测量和多场景应用中的进一步提升提供参考。

双光梳光谱技术研究进展

基于光学频率梳的双光梳光谱技术(DCS)集高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖和快速测量等优势于一身;近年来,DCS发展迅速,新原理、新方法、新技术和新应用不断涌现,极有必要对其发展现状进行系统梳理,对其未来发展趋势进行客观述评。为了给相关科技人员在把握DCS发展全貌时提供参考,从光梳出发,以异步光学取样原理与噪声特性为主线,对DCS的测量原理、实现方案、性能指标、应用技术、仪器化,以及未来可能的发展趋势进行综合述评与预测。

双光梳光谱探测性能仿真分析

双光梳光谱具有高测量速度、高信噪比和能够同时测量多种气体的优点,而双光梳光谱技术的实用化需要研究降低双光梳频率变化对测量结果影响的方法。根据双光梳光谱的原理,通过Monte Carlo方法计算双光梳光谱在给定噪声大小下光梳测量结果的信噪比、吸收峰宽度、幅值缩小率和频谱位置等参数和噪声大小之间的关系。根据计算结果,随着频率噪声的增加,测量结果的信噪比减小和吸收峰宽度增大,而频谱位置变化范围增大但是互相干双光梳测量结果的信噪比、吸收峰宽度、幅值缩小率和频谱位置等参数明显优于独立双光梳结果。共环境双光梳能够提高双光梳温度变化互相干性,因此重复频率变化具有互相干性,能够减小光梳频率变化对测量结果影响。

基于双波长激光器的集成化中红外双光梳系统(特邀)

中红外双光梳光谱检测系统因其高分辨、高灵敏、快速测量的特性为极低浓度气体的标定带来了革新技术。本文用单腔双波长激光器输出的异步双波长脉冲替代两台锁模激光器,结合非线性差频技术,发展了集成实用化的中红外双光梳系统。共腔产生的1034 nm与1039 nm双波长脉冲序列,其重复频率差约为1.18 kHz,且因共模噪声被抑制,脉冲间的相对稳定性较高。利用级联放大器将种子脉冲光功率提升至1.1 W后,与2 W的1549.315 nm的连续激光非线性差频,将激光器输出波段拓展至中红外。产生的中红外激光功率可达3.5 mW,光谱覆盖范围超过50 nm。对中红外双光梳的相干性进行测量,与1μm的底层双光梳相比,中红外双光梳拍频梳齿频率间隔、信噪比、线宽等无明显劣化,可为复杂环境下的痕量分析提供可行方案。

单腔双光梳锁模光纤激光器及其应用研究进展

双光梳光谱技术作为一种新兴的宽带光谱测量技术,具有超高分辨率、高灵敏度和高采样率的特点,在气体吸收谱测量、温室气体排放监控、非线性光谱成像等领域具有重要应用。研究表明,仅从一台激光器中产生高相干的双光梳光源,克服了传统双光梳光源产生方法中存在的频率锁定系统复杂、梳齿数量较少、制作工艺困难等缺点,这种光源是理想的双光梳光源之一。结合国内外相关研究进展,综述了单腔双光梳的产生方法、单腔双光梳锁模光纤激光器中的孤子动力学研究以及单腔双光梳的应用。

光学微腔中的耗散孤子

耗散孤子是一种通过耗散增益能量平衡、非线性与波传播的色散平衡形成的能量局域化结构,由于其形状、速度和强度在传播过程中表现出较强的稳定特性,常被应用于通讯、谱分析等相关应用.近年来,研究发现,光学微腔可以稳定且高效地产生耗散孤子,这种能够在片上集成装置产生的耗散孤子在通讯、双光梳光谱技术、频域校准和分析,以及远距离探测等方面都有着极大的应用优势.本综述从光学微腔中耗散孤子的耗散增益能量平衡以及非线性和波的色散平衡角度,分别对光学微腔中的耗散光孤子和光力微腔中耗散孤子的形成、发展和应用进行阐述,并对耗散孤子的进一步发展和应用进行展望.