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用于窄带激光表征的微型光谱仪

用于窄带激光表征的微型光谱仪

本文关键词: 控制/自动化光度
摘要
在不到60年的时间里,原先在科幻小说中被描绘成“射线枪”的激光以全新的姿态走进了我们的日常生活中。无论在条形码扫描器还是尖端的单分子显微镜中,都能看到激光的身影,激光是强大的低成本光源,适用于从基础研究到消费娱乐的各行各业。在利用此类光源时确定波长和功率是极为重要的,紧凑型、即插即用的光谱仪是实现这一目的的理想工具。
 
背景:
微型光谱仪可用于激光输出表征,可作为内部或外部激光反馈环的一部分。海洋光学的模块化光谱仪在UV-VIS(200-1100 nm)区间内能达到亚纳米级光学分辨(FWHM)性能,在NIR(800-2500 nm)区间内可实现高分辨率,具有较快的反应速度和能启动与激光事件同步触发采集的功能。 经校准后,我们的光谱仪还能测定低功率激光光源的功率。
 
波长和功率的综合监控
激光二极管易因温度变化造成波长和输出功率的波动,通常需要配备反馈环和稳定系统。 我们的STS微型光谱仪尺寸仅为42 mm×40 mm×24 mm(长×宽×高),是体积小、功能强大的解决方案,易于整合到激光系统或组件中,起到激光监测的目的。当配备10μm狭缝时,STS能分辨激光输出,分辨率接近1.0 nm(FWHM),可适应光纤和自由空间耦合。如图1所示,用辐射校准的STS-VIS(约1.5 nm FWHM分辨率)分析一个准直的520 nm激光二极管。 激光束透过一个分束器,
反射光(约30%)被积分球采集;STS-VIS测定了激光的绝对光谱辐射通量和集成功率。
 
图1. 体积小、高性能的STS微型光谱仪是整合到激光源组件中的理想之选。
 
通过求500-560 nm范围内光谱辐射通量的积分,并使用OceanView光谱仪软件中能量、功率和光子功能,我们计算出总激光集成功率为521 μW。
 
高分辨率光谱测量
当只需要一个中心波长时,适合采用高分辨率光谱仪。 我们的HR系列光谱仪带有多种光栅和两个高密度CCD阵列检测器,方便您定制适用于特定波长范围且具有高分辨率的系统。这样,一台光谱仪能测定多个激光特征,包括峰位置、FWHM、积分峰面积和其他参数。
使用HR4000光谱仪,我们能在窄波长范围内检测532 nm激光二极管的特征。该光谱仪配有一个窄(5 μm)狭缝和2400刻线/毫米光栅,能实现小于0.05 nm的分辨率(FWHM)的测量。采用OceanView软件中的峰测定功能,我们能识别531.4nm下的中心波长,并判定该激光的FWHM为0.14 nm(图2)。配套功率表使用,一台高分辨率的光谱仪甚至能对极窄的激光光源进行完全表征。
 
图2. HR系列光谱仪适用于对亚纳米级光学分辨率(FWHM)有要求的激光应用。
 
监测近红外激光
激光应用正迅速进入NIR领域,包括药物研发、远距离爆炸物检测、其他防御和安全应用。
为说明海洋光学光谱仪用于NIR激光表征的能力,我们用NIRQuest光谱仪测定了波长稳定的1064 nm激光的输出。配备了10 μm狭缝和600刻线/毫米的光栅,这个定制化配置在975-1125 nm的范围内能达到0.25-0.46 nm分辨率(FWHM)。
 
图3. 采用光栅和狭缝的优化组合,NIRQuest光谱仪可用于NIR激光表征。
图3中显示了1064 nm激光的峰特征。我们采用了OceanVeiw软件中的峰测定功能测定1068.3 nm的中心波长。其他可测定的峰特征包括中心波长、FWHM和90%带宽。
 
宽带可调谐激光:新前沿
在过去的10-20年中,除了传统的窄带激光外,多用途的宽带和可调谐激光光源也广为应用,诸如Ti:sapphire激光、OPOs和超连续谱激光。尽管并非新鲜事物,但即使是染料激光器在当今的世界中都占有一席之地。可调谐激光光源需要连续的光谱表征,采用体积小巧的STS微型光谱仪就能轻松实现这一目的。
 
概述
无论是测定中心波长、光谱形状还是功率,体积小巧的光谱仪都是一种方便、低成本的工具,适合多种激光光源的表征和监测。联系我们的应用销售工程师,定制适合您的需要的系统。
 

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