雙光梳光譜(DCS)是基于光學(xué)頻率梳技術(shù)(OpticalFrequencyComb,OFC)發(fā)展出的新型主動光譜探測技術(shù)。通過兩束具有一定重復(fù)頻率差的脈沖序列相互“掃描”的方式,實現(xiàn)了光頻到射頻的轉(zhuǎn)換。并且低頻的“射頻梳齒”與高頻的“光頻梳齒”是一一對應(yīng)的關(guān)系,從而巧妙地連接光子與微波領(lǐng)域。
DCS利用兩個OFC光源具有微小的重復(fù)頻率差異,在時域上脈沖序列的相互穿越,實現(xiàn)異步光取樣;在頻域上與多外差光譜分析類似,因此可通過記錄大量的干涉圖,將激光與物質(zhì)相互作用的信息轉(zhuǎn)換到射頻域上來直接檢測,可大幅降低對光譜信號檢測的難度。DCS技術(shù)的關(guān)鍵和難點在于實現(xiàn)兩個OFC光源的高度相干性,這就要求兩個OFC具有短期相干穩(wěn)定性,即相對線寬窄。在將DCS推向?qū)嵱玫碾A段中,出現(xiàn)了不同的技術(shù)路線。主要有三種實現(xiàn)高度相干的DCS產(chǎn)生辦法:
1.相干DCS
采用超穩(wěn)光腔獲取超窄線寬(通常能達到驚人的Hz級別)的超穩(wěn)激光器光頻參考。由光頻鎖定方案確保兩臺光梳的相干性,以此實現(xiàn)DCS中兩臺OFC光源之間的高度互相干。
2.自適應(yīng)DCS
實時跟蹤記錄光梳的定時抖動和相位波動,再利用記錄的定時抖動和相位波動,通過混頻并重新定義干涉圖采集時間來消除干涉圖失真,從而實現(xiàn)有效相干平均。
3.單腔DCS
兩個脈沖序列由一臺激光器產(chǎn)生,使其具有內(nèi)在固有的相干性。這種方法不僅可避免干涉圖失真,易于實現(xiàn)相干平均,而且結(jié)構(gòu)簡單,實現(xiàn)成本低。