什么是超連續(xù)光源？

超連續(xù)光源（簡稱SC光源）又稱超連續(xù)激光器，是一種發(fā)射特殊激光的光源。激光是具有相同相位的光，即相干光。普通激光器發(fā)射單一波長的光，而超連續(xù)譜光源是一種多波長激光光源，可同時(shí)發(fā)射波長范圍極寬的多束相位相干光。據(jù)說，當(dāng)不同波長的光重疊時(shí)，光就變成白色。從SC光源發(fā)射出的激光是相干光，包含各種波長的光，因此被稱為白光激光。

SC 光源通過光纖電纜傳輸強(qiáng)烈的、極短脈沖激光（約納秒或皮秒量級(jí)）來產(chǎn)生這種光。

超連續(xù)光源的應(yīng)用

SC光源發(fā)射具有很寬波長范圍的相位相干光，因此被用作醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體和材料科學(xué)等領(lǐng)域的精密觀察光源，包括光學(xué)相干斷層掃描（OCT）、共聚焦顯微鏡和熒光成像。

OCT在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于觀察身體內(nèi)部的透射圖像。 OCT利用光的相干性來拍攝身體橫截面或內(nèi)部的三維圖像。

在共聚焦顯微鏡中，來自 SC 光源的光通過物鏡聚焦到觀察表面上的單個(gè)點(diǎn)上，并觀察從樣品中發(fā)出的冷光。

熒光成像是一種用于觀察無色透明、無法直接觀察到的特定蛋白質(zhì)或細(xì)胞的技術(shù)。加入熒光試劑或熒光抗體后，用激光激發(fā)待觀察物體，觀察其發(fā)出的熒光。

超連續(xù)光源原理

SC光源大致分為兩個(gè)主要單元，分兩個(gè)階段發(fā)射SC光。

在第一階段，從脈沖寬度極短的激光光源（例如飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器）發(fā)射出某一波長的高峰值功率激光。

在第二階段，來自第一階段的激光穿過高度非線性的波導(dǎo)。這里，高非線性波導(dǎo)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和材料的光纖。

光纖纖芯周圍有許多極細(xì)的隧道狀腔體，這在普通光纖中是沒有的。腔體與纖芯類似，從光纖的一端延伸至另一端。

通過這種特殊的光纖，輸入時(shí)單一波長的激光變成分布在寬帶寬上的多波長激光。在這種情況下，多波長激光的光譜會(huì)根據(jù)纖芯周圍腔體的數(shù)量和排列而變化。

從波導(dǎo)中出來的光的波長分布特性和發(fā)光效率很大程度上取決于這種特殊光纖的特性。這種特殊的光纖被稱為高非線性光子晶體光纖。

另一方面，為了產(chǎn)生寬帶SC光，需要在前級(jí)的單波長激光振蕩器中發(fā)射約50kW的 高峰值功率的激光。激光器有三種類型：飛秒激光器、皮秒激光器、納秒激光器。截至2022年，飛秒激光器供應(yīng)給實(shí)驗(yàn)室，而皮秒激光器和納秒激光器主要用于市售的SC光源。

如何選擇超連續(xù)光源

從SC光源發(fā)射的激光是覆蓋很寬波長范圍的多光束激光。市場(chǎng)上有各種發(fā)光產(chǎn)品，它們?cè)诓煌墓夥秶鷥?nèi)發(fā)光，例如，主要在紅外范圍內(nèi)發(fā)光的產(chǎn)品、在可見光范圍內(nèi)盡可能均勻發(fā)光的產(chǎn)品、以及主要在紫外范圍內(nèi)發(fā)光的產(chǎn)品。選擇 SC 光源時(shí)，請(qǐng)考慮預(yù)期用途，然后選擇發(fā)射適當(dāng)范圍激光的產(chǎn)品。

因此，SC光源的目錄中清楚地標(biāo)明了其輸出激光的波長范圍。此外，還需要檢查輸出特性圖，橫軸為波長，縱軸為輸出。

此外，我們還檢查整個(gè)功率范圍內(nèi)的光譜重復(fù)頻率和光譜平均功率。

目前的SC光源將單波長激光單元發(fā)射的脈沖激光通過高度非線性的光子晶體光纖轉(zhuǎn)換為多波長激光組。因此，多波長激光器也是脈沖激光器。對(duì)于精確的觀察，連續(xù)波（CW）型激光器可能是更好的選擇，因?yàn)槠漭敵龉β孰S時(shí)間保持恒定。如果需要更接近CW的激光器，則應(yīng)該選擇周期較短的第一級(jí)激光器。飛秒激光器的周期最短，其次是皮秒激光器，再次是納秒激光器。不過從價(jià)格上來說，飛秒激光器最貴，其次是皮秒激光器，最后是納秒激光器。

此外，許多 SC 光源及其外圍設(shè)備的目錄都包含有關(guān)該產(chǎn)品適用應(yīng)用的信息。在進(jìn)行選擇時(shí)參考應(yīng)用示例可能是個(gè)好主意。