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超連續(xù)激光器是一種能產(chǎn)生超連續(xù)光譜的特殊激光器。
這種激光器通常是利用高功率的短脈沖激光器(如飛秒激光器)作為泵浦源,將泵浦光注入到合適的非線性光學介質(如特種光纖,像光子晶體光纖、高非線性光纖等)中。在非線性介質里,光脈沖通過諸如自相位調制、交叉相位調制、受激拉曼散射、四波混頻等多種非線性光學相互作用,使得光的頻率成分急劇增加,頻譜寬度大幅拓寬,最終輸出超連續(xù)的光譜。
超連續(xù)激光器
工作原理
- 超連續(xù)激光器基于非線性光學效應來產(chǎn)生超寬的光譜輸出。通常是將一束高強度的短脈沖激光(如飛秒激光)注入到具有特殊結構的非線性介質中,如光子晶體光纖等。在非線性介質中,激光與介質相互作用,引發(fā)一系列非線性過程,包括自相位調制、受激拉曼散射、四波混頻等。這些非線性效應使得激光的頻譜不斷展寬,最終形成覆蓋很寬波長范圍的連續(xù)光譜。
特點
- 寬光譜:超連續(xù)激光器的突出特點是具有極寬的光譜范圍,其輸出光譜可以覆蓋從可見光到近紅外、中紅外甚至遠紅外等多個波段,能為各種應用提供豐富的光譜資源。
- 高亮度:盡管光譜很寬,但超連續(xù)光仍然保持著較高的亮度,這意味著它在單位面積和單位立體角內能夠提供較高的光功率,對于需要高能量光源的應用非常有利。
- 短脈沖:通常使用短脈沖激光作為泵浦源來產(chǎn)生超連續(xù)譜,因此超連續(xù)激光器的輸出脈沖寬度也較短,一般在飛秒或皮秒量級,這使得它在時間分辨率要求高的應用中具有優(yōu)勢。
- 空間相干性好:超連續(xù)光在空間上具有較好的相干性,能夠像普通激光器一樣進行聚焦、準直等操作,方便應用于各種光學系統(tǒng)中。
應用領域
- 光學成像:在生物醫(yī)學成像、光學相干斷層掃描(OCT)等領域,超連續(xù)激光器可以提供高分辨率、多波長的光源,有助于獲取生物組織的內部結構信息。
- 光譜學:由于其寬光譜特性,可用于各種物質的光譜分析,如化學成分檢測、分子結構研究等。
- 計量學:在精密測量、頻率計量等方面,超連續(xù)激光器的高穩(wěn)定性和寬光譜特性為高精度測量提供了有力的工具。
- 激光雷達:可作為激光雷達系統(tǒng)的光源,提高雷達的探測距離、分辨率和抗干擾能力。
- 材料加工:在微加工、精細切割等材料加工領域,超連續(xù)激光器的短脈沖和高能量特性能夠實現(xiàn)對材料的精確加工。
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