时域色散选通光谱分析技术

光频域的光谱分析技术已在分子原子光谱学中发挥了重要作用,但仍存在频率扫描慢、锁定复杂等问题。基于此,提出了一种基于时域的光谱选通和扫描方法,具有光谱分辨率高、扫描速度快和无机械运动元件的优点。飞秒时域拉伸技术作为一种超快探测手段,能够将飞秒脉冲展宽至纳秒,并实现光谱信息至时域信息的实时映射。在时域中使用皮秒级脉冲调制展宽后的纳秒脉冲,可选通出特定光谱。选通后,调节皮秒脉冲的延时便可完成光谱的扫描。通过51次延时选通测量氰化氢气体的2ν3旋转振动带P10吸收线,验证了该时域色散选通法的光谱分析能力。单次测量的累计时间为5μs,230 ps选通脉冲宽度和56 ps扫描间隔对应的光谱分辨率和光谱扫描间隔分别为6.2 GHz和1.5 GHz,与色散光谱仪直接测量对比的误差标准差为0.0065,最大偏差的百分比为1.54%。未来通过降低选通脉冲宽度至30ps和提高脉冲扫描速度,该光谱分析技术可达到0.8 GHz的光谱分辨率和千赫兹以上的光谱扫描速度。