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「走進」超連續譜光源

超連續譜光源(supercontinuum sources)

它是使用超短脈衝激光耦合進高非線性光纖(通常是光子晶體光纖PCF),因為光纖的非線性效應、四波混頻及光孤子效應,使得輸出光的脈衝光譜展寬,譜寬從0.4~2.4μm,從而實現超寬的光譜輸出。主要應用於熒光成像、熒光壽命成像(FLIM)、全反射式熒光顯微(TIRF)、單分子成像、寬頻光譜學、光學同調斷層掃描技術(OCT)、流式細胞儀等領域。

超連續譜光源光譜圖

傳統的連續譜是通過多個激光器合併發光實現的。

傳統的連續譜光源構成示意圖

其中比較常用的激光器是SLED激光器,單一SLED的典型中心波長為1300nm、1480nm、1550nm、1630nm等多個波長,半波寬度為40~60nm。通過多個激光器的集成可以在1250~1700nm的波段範圍內形成一個連續光譜。

寬譜SLED光譜圖

相比於傳統的集成光源,超連續譜光源具有以下的優勢:

1. 連續輸出波段更寬,波段從400nm到2400nm;

2. 輸出功率密度更高

多同種光源光譜對比

典型運用——表面等離子共振

表面等離子體激元(surface Plasmon polarizations, SPPs)是一種沿導體和電介質分界表面傳播的特殊表面電磁波,其振幅隨著離分界面的距離的增大而成指數衰減,它能被電子也能被光激發。用以實時分析,簡便快捷地監測DNA與蛋白質之間、蛋白質分子之間以及藥物—蛋白質、核酸—核酸、抗原—抗體、受體—配體等等生物分子之間的相互作用,在生命科學、醫療檢測、藥物篩選、食品檢測、環境監測、毒品檢測、法醫鑒定等領域具有廣泛的應用需求。

表面等離子共振原理示意圖

以超連續譜光源為光源,對基於SPPs共振的衰減全反射進行研究有很大的優點:

1. 通過精確選擇入射波長,使SPPs產生的衰減全反射共振深度最大,即使金屬薄膜厚度等參數有所偏差時,仍能通過調整使系統處於最佳工作狀態;

2. 可以同時進行多波長工作,保持系統條件的一致性,可以滿足許多特殊的測量工作;

可以通過反射光強測量,光譜測量以及相位檢測等多種原理反應SPPs共振效應,具有既能保證測試精度,又可以在同一系統中從多方面反映SPPs共振特性的優點。

典型運用——受激發射損耗

受激發射損耗(stimulated emission depletion, STED), 使用一個合適的激光,僅激發一個點的熒光基團使其發光,然後再用一個麵包圈樣的光源抑制那個點周圍的熒光強度,這樣就只有一個點發光並被觀察。一個典型的STED顯微系統中需要兩束照明光,其中一束為激發光,另外一束為損耗光。當激發光的照射使得其衍射斑範圍內的熒光分子被激發,其中的電子躍遷到激發態後,損耗光使得部分處於激發光斑外圍的電子以受激發射的方式回到基態,其餘位於激發光斑中心的被激發電子則不受損耗光的影響,繼續以自發熒光的方式回到基態。由於在受激發射過程中所發出的熒光和自發熒光的波長及傳播方向均不同,因此真正被探測器所接受到的光子均是由位於激發光斑中心部分的熒光樣品通過自發熒光方式產生的。由此,有效熒光的發光面積得以減小,從而提高了系統的解析度。

受激發射損耗原理示意圖

超連續譜光源可同時用作 STED 顯微術的 STED 光源和 EXC 激發光源,是高性價比和超高精度 STED 成像的一個最理想的選擇。同時,超連續譜光源擁有極大的光譜帶寬,能夠使得STED 和激發光束得到大範圍的調諧來實現激發和損耗的最優化。

NKT Photonics

丹麥NKT Photonics公司是凌雲光技術集團的戰略合作夥伴,致力於研發、製造商用和工業級超連續譜白光光源、特種微結構光纖(光子晶體光纖)、高功率光纖放大器和超窄線寬DFB光纖激光器。這些產品均已在生物光子學、計量、光纖感測、相干通信、測試測量、高精度光譜學及激光雷達等眾多領域得以應用。

凌雲光技術集團自 1996年6月9日 成立伊始,紮根於光纖光學,視覺與圖像兩大光電子技術方向,逐步發展形成光纖器件與儀器(FOCI),光通信接入網(FOAN),視覺器件(VIC)和工業視覺(IVS) 四大事業部,分別在四個業務單元開拓事業。

集團以推動行業用戶發展為使命,為國際上五十多家知名光電子公司在中國內地與香港地區做市場拓展、產品推廣和應用技術服務。自2000年起,開始在高端視覺圖像和光通信領域進行專業研發和生產。至今,已經發展成為員工過1300人, 產值逾17億 ,自主品牌研發生產和國外品牌代理服務相結合的現代高科技企業。

凌雲光技術集團光纖器件與儀器事業部,1996年成立,20多年來持續致力於前沿光纖技術與應用的推廣。目前與Fujikura、Finisar、Polatis、MultiPhy、NKT Photonics、TeraXion、SHF等二十多家全球光電領域著名的高科技公司合作,在中國做市場拓展、技術與產品推廣、本地化服務支持等工作。事業部專註於100G/400G/1T超高速光傳輸系統、數據通信、光纖激光、集成光子學、微波光子學、空間光通信、激光雷達、光纖感測等諸多光纖細分應用領域,為廣大用戶提供軟體模擬、核心光器件,測試儀錶等高端產品解決方案。

010-5234-8600

www.lusterwave.com

北京市海淀區翠湖南環路13號院7號樓


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