超连续谱是窄带入射脉冲激光在非线性介质中受自聚焦(self-focusing)、自相位调制(self-phase modulation SPM)、交叉相位调制(cross-phase modulation XPM)、四波混频(four wave-mixing FWM)和受激拉曼散射(simulated raman scattering SRS)等一系列非线性效应和色散效应共同作用形成的光谱极大展宽的结果。不同的非线性效应产生的光谱的特性有很大的差别。图1-4为几种不同超连续谱激光器的光谱图。
图 1 SC-5
图 2 SUPERK EVO,ERL-04
图 3 SuperK EXTREME/FIANIUM
图 4 SuperK OCT,EXR-9
在吸收光谱法气体检测中,根据朗伯比尔定律,即入射光强I0经过被检测气体分子吸收后,出射光强It减弱。根据光强入射前后的变化就可以判定被检测气体的浓度。气体分子在温度T时和吸收线强S(t)的大小反映了其对光强吸收能力的大小,由于内部结构不同,导致其特征谱线各异。因此可以用超连续谱激光器,在一定的波长范围内,精确地选择出待测气体在特定波长的特征吸收线,从而实现高精度的测量。
图 5 气体检测示意图【1】
此外,可以用超连续谱激光器探测大气气体成分和研究气溶胶等【2】。图6为大气探测领域几种主要光学探测方法的优缺点。图7为白光激光雷达装置示意框图。
图 6
图 7
1、基于可调谐和超连续谱激光的CO2检测技术研究
2、Towards a supercontinuum-based infrared lidar