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超强激光科学卓越创新简报

(第四百三十四期)

2023年10月16日

上海光机所利用非简并拉曼四波混频调制出特定波段高效率超平坦超连续谱光源

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室在特定波段高效率超连续谱方面取得研究进展，相关研究成果以“Strong Anti-Stokes and flat supercontinuum in specified band based on non-degenerate Raman four-wave mixing modulation”为题发表于Journal of Lightwave Technology。

超连续谱的产生是由于色散效应以及大量非线性效应的耦合作用形成光谱上极宽的展开。因其宽带宽、高亮度等优点，超连续谱为很多研究提供超宽光源，已被应用于各类显微活细胞成像、光学相干层析成像、高光谱雷达成像等领域。

超连续谱通常具有一到几个倍频程的宽度。然而在实际应用中，不需要非常宽的频谱。考虑到无用波段的光谱是浪费能量、降低效率并导致额外的光损伤问题，有必要在特定波段实现宽而平坦的光谱。根据需要定制超连续谱的形状并将频谱限制在感兴趣的波段一直是超连续谱研究中的争议和难以解决的问题。

本研究提出了一种基于非简并拉曼四波混频调制的特定波段平坦超连续谱方法。通过控制光子晶体光纤的色散以及泵浦光的峰值功率，将非简并拉曼四波混频的增益落在各类应用场景需要的波段。这为在短波长方向上实现具有宽带高光谱强度的超连续谱提供了一种新方法。通过这种方法，我们开发了一种近红外平坦超连续谱，其3dB的光谱强度对应于中心波长800nm处420nm的带宽。此外，反斯托克斯光的相对强度为75.2%，49.6%的总光谱能量集中在610–1030 nm波段，这为光学相干断层扫描提供了更有效的光源。使用该超连续谱作为OCT的光源可以大大提高轴向分辨率。

图1 (a)不同功率下泵浦的超连续谱光谱。（b）高效率超平坦超连续谱光谱。

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