[发明专利]频谱高分辨相干反斯托克斯拉曼散射光源实现方法

说明书

本发明涉及一种频谱高分辨相干反斯托克斯拉曼散射光源实现方法，泵浦源部分被分成n+1份，一份泵浦光通过1个光参量振荡器产生所需的信号光，其他n份泵浦光依次与传递的信号光结合依次通过n个光参量放大器将信号光不断功率放大，谱宽压窄，从而实现频谱高分辨CARS光源。利用光子晶体光纤的四波混频效应实现光学频率转换，通过选用不同的光子晶体光纤，实现不同波段的CARS光源输出；光参量放大器对特定波长范围的信号放大，选择光子晶体光纤类型，相当于增加光谱滤波的作用，能实现窄谱宽的激光，提高CARS光谱分析的频率分辨率；同源参量振荡器和级联式光参量放大器选择相同的参量介质，保持参量信号光的相干性，提高激光的信噪比。

技术领域

本发明涉及一种激光技术，特别涉及一种频谱高分辨相干反斯托克斯拉曼散射光源实现方法。

背景技术

自1965年美国科学家首次发现CARS现象以来，CARS技术就因信号强度比自发拉曼散射提高了10⁶～10⁹而备受关注。1982年美国海军实验室科学家将CARS技术与光学显微镜结合，使CARS显微成像技术广泛应用于生物学、医学等领域的研究。1999年美国国家实验室将相干反斯托克斯拉曼散射CARS的光源装置布局由非共线装置转为共线装置，简化了CARS显微成像系统，引发了CARS显微成像的研究热潮。近年来，CARS显微成像技术被广泛用于对脂类、蛋白质和核酸的选择性成像，成为生物组织可视化研究的重要手段。

目前普遍使用的CARS光源是基于钛蓝宝石的固体激光器或倍频Nd：YVO₄激光器同步泵浦的光学参量振荡器(OPO)，这些光源体积庞大，价格昂贵，需要专业人员的定期维护，这限制了CARS成像技术在实验室以外场所的应用。光纤激光器因其体积小巧，性能稳定，光束质量好，价格合理，无需对准及维护的优点备受研究人员的青睐，以光纤激光器作为CARS成像光源的相关研究近年来发展迅速，但多基于光纤中的孤子自频移、自相位调制等效应，输出波长、光谱宽度受限，无法实现高分辨CARS光源。

为实现频谱高分辨CARS光源，可以通过使用倍频晶体作为光学频率转换的介质，产生所需的信号光。但是倍频晶体的倍频效率与温度相关，因此需要保持在恒温的条件下。且使用倍频晶体难以实现信号光的波长调谐。因此，迫切需要一种新方法，既能够保证输出波长的调谐性，还能保证频谱高分辨的CARS光源。

发明内容

本发明是针对实现频谱高分辨CARS光源存在的问题，提出了一种频谱高分辨相干反斯托克斯拉曼散射光源实现方法，泵浦源部分被分成n+1份，一份泵浦光通过1个光参量振荡器产生所需的信号光，其他n份泵浦光依次与传递的信号光结合依次通过n个光参量放大器将信号光不断功率放大，谱宽压窄，从而实现频谱高分辨CARS光源。