雙光梳光譜(Dual-combSpectroscopy,DCS),是基于光學頻率梳技術(OpticalFrequencyComb,OFC)發(fā)展出的新型主動光譜探測技術。通過兩束具有一定重復頻率差的脈沖序列相互“掃描”的方式,實現了光頻到射頻的轉換。并且低頻的“射頻梳齒”與高頻的“光頻梳齒”是一一對應的關系,從而巧妙地連接光子與微波領域。
DCS利用兩個OFC光源具有微小的重復頻率差異,在時域上脈沖序列的相互穿越,實現異步光取樣;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,將激光與物質相互作用的信息轉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技術的關鍵和難點在于實現兩個OFC光源的高度相干性,這就要求兩個OFC具有較好的短期相干穩(wěn)定性,即相對線寬窄。在將DCS推向實用的階段中,出現了不同的技術路線。主要有三種實現高度相干的DCS產生辦法:
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DCS中兩臺OFC光源之間的高度互相干。
2.自適應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,從而實現有效相干平均。
3.單腔DCS
兩個脈沖序列由一臺激光器產生,使其具有內在固有的相干性。這種方法不僅可避免干涉圖失真,易于實現相干平均,而且結構簡單,實現成本低。