光频梳光声光谱
光学
2023-07-10 v1 仪器与探测器
摘要
我们报道了首个使用光频梳的光声探测方案——光频梳光声光谱(OFC-PAS)。OFC-PAS将光频梳(OFC)的宽光谱覆盖和高分辨率与悬臂增强光声探测的小样品体积相结合。在OFC-PAS中,傅里叶变换光谱仪(FTS)以其扫描速度决定的频率调制激发梳源的强度。FTS的一个输出指向光声池,另一个同时由光电二极管测量并用于归一化光声信号。悬臂增强光声探测器以非共振模式工作,可实现宽带频率响应探测。通过测量CH基频C-H伸缩带的转振光谱(在1000 mbar、650 mbar和400 mbar总压下无仪器线形畸变),展示了OFC-PAS的宽带和高分辨率能力。在此首次演示中,获得了比先前宽带PAS报道高两个数量级的光谱分辨率,受压力展宽限制。在单次干涉图测量中(测量时间200 s,分辨率1000 MHz,总压1000 mbar,激发功率谱密度42 {\mu}W/cm),实现了N中0.8 ppm甲烷的探测极限。获得了8x10 W cm Hz的归一化噪声等效吸收,仅比基于连续波激光的PAS最佳报道值高3倍。实现了高达四个数量级的宽动态范围和两个数量级内非常好的线性度(受Beer-Lambert定律限制)。OFC-PAS扩展了光学传感器在小样品体积下高分辨率、高选择性多物种痕量气体分析的能力。
引用
@article{arxiv.1809.02175,
title = {Optical frequency comb photoacoustic spectroscopy},
author = {Ibrahim Sadiek and Tommi Mikkonen and Markku Vainio and Juha Toivonen and Aleksandra Foltynowicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.02175},
year = {2023}
}