超快速宽带中红外光谱调谐与探测

可调中红外激光器是光学探测和成像的关键。然而，现有技术面临在实现宽带光谱调谐和超快速扫描速度方面的挑战，限制了其在诸如实时表征多个分子吸收带等动态场景中的实用性。本文提出了一种高速方法，用于中红外波段的宽带波长扫频，利用差频生成实现光谱聚焦，方法将脉冲激光束与异步频率调制的光学 comb 组合。该方法实现了 5.6 THz/us 的脉冲到脉冲光谱调谐，包含 380 个元素。应用于光谱探测，我们的技术实现 2600-3780 cm-1 的宽光谱覆盖，中等光谱分辨率(8 cm-1)，并实现快速获取时间(6.3 us)。值得注意的是，可控光学 comb 使得在整个光谱范围内(对应 60 THz/us 的速度)实现最高 2 Mscans/s 的高速扫描，牺牲了元素数量(~30)和光谱点间距或分辨率(33 cm-1)。尽管如此，这些能力使我们的平台在流式细胞术、化学反应监测以及中红外测距和成像等应用中具有高度前景。