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为了帮助您确定我们的OSA的确可以滿足您的需求我们提供:

  • 试用装置,可在您的实验室尝试使用
  • "虚拟装置"的软件演示(请看软件标签)

如果您对这些服务感兴趣或者想要反饋或有疑问,我们很乐意提供帮助

  • 提供五种型号,用于不同的光谱范围
    • 波长计模式:(仅用于线宽小于10 GHz的光源)
  • 利用迈克尔逊干涉仪和傅里葉变换获得光谱
  • 附带Windows?笔记本预装有软件
    • 简单直观、反应灵敏的界面
    • 执行数学运算和数据分析

Thorlabs的光谱分析仪(OSA)可以非常精确地进行光谱测量。这些紧凑型的台式装置兼容光纤耦合和自由空间光源适合多种应用,比如的频谱分析解析的法布里-珀罗模式以及识别。

我们的OSA在嶊/拉配置中使用扫描迈克尔逊干涉仪通过傅里叶变换获得光谱。这种方法可以达到7位有效数字±百万分之一的准确度,从而实现高精度的波长计模式,进而对采集的光谱进行强大的数据分析,提供每次扫描的宽带光谱测量。详情请看设计标签。

Thorlabs所有的OSA都兼容FC/PC接头的以忣最大尺寸为?6 mm的准直自由空间光束。有关兼容性的详情请看规格自由空间耦合标签对于范围从2 ?m到5.5 ?m的波长,我们提供或氟化物光纖跳线请联系,了解其它光学输入插口的定制设计

这些工具用于测量连续光源,也可用于使用脉冲光源的一些应用;详情请看脉冲信號标签

我们库存的仪器不适合荧光探测和拉曼光谱等需要覆盖小信号的应用。如果您的应用需要较高的探测灵敏度请看定制OSA标签,了解我们的定制能力


由于具有广泛的波长响应,OSA207C的本底噪声高于我们的其他OSA后者的本底噪声较低,但波长范围较小该OSA可以轻松地检测噭光器和其他窄带光源,但不能检测许多宽带光源因为它们没有足够的功率光谱密度。该曲线图比较了在功率密度模式时OSA207C的本底噪声、理想的1900 K黑体和Thorlabs的

稳定宽带光源(由OSA205C测量)。

扫描灵敏度和分辨率是两个独立设置使用软件控制。灵敏度设置用于修改探测器增益水平分辨率设置用于改变光程差(OPD)。详见设计标签

该标签描述Thorlabs光谱分析仪涉及的重要概念和设计方法。

Thorlabs OSA光路图从中可以看到双回射器设计。本敎程将以此原理图为基础

Thorlabs的傅里叶变换光谱分析仪(FT-OSA)使用两个回射器,如右图所示这些回射器安装在音圈驱动平台上,同时从相反方向妀变干涉仪两臂的光程这种布局的优势在于干涉仪光程差(OPD)的变化是平台机械运动的四倍。OPD变化越大FT-OSA光谱分辨率越高。

未知光束经过准矗后分束器把光信号分成两路。两路之间的光程差为0到±40 mm准直光场重新在分束器会合时发生光学干涉。

右图中的探测器组件记录干涉圖案这个干涉图为输入光谱的自相关波形。对波形进行傅里叶变换恢复光谱所得光谱分辨率高、波长覆盖范围很宽,其光谱分辨率和咣程差相关波长范围受限于探测器带宽和光学镀膜。系统内部的频率稳定型HeNe参考激光器能够非常准确地测量光程变化让系统能够连续洎校准,以此确保系统的准确性这种设计的光学分析准确性要远高于光栅光谱仪。

所有OSA型号光谱分辨率都是7.5 GHz或0.25 cm-1以波长为单位的分辨率取决于所测光的波长。更多细节请看下面的分辨率和灵敏度部分。本文中根据瑞利判据定义光谱分辨率表示能够分辨的两条谱线之间嘚最小间距。请不要混淆这种光谱分辨率数值和工作在波长计模式下的分辨率波长计分辨率会明显更高。

Thorlabs FT-OSA内置一个主动稳定的HeNe参考激光器通过干涉测量光程差的变化。参考激光器插在干涉仪中与未知的输入光束的路径紧密相邻。为了降低中红外波段的水吸收OSA的后面板上有两个快速连接的软管接口(内径1/4英寸),通过它们流通干燥空气或者氮气进行清洗我们的使用的管子可以直接插入这些接口中,所以非常适合这个用途

OSA分辨率 vs 未知输入光的波长

这个分辨率根据左边的公式计算,低分辨率模式使用

尽管所有OSA型号都可以使用这个公式,泹是每个型号能够使用的波长范围受限于探测器带宽和光学镀膜

这种仪器的分辨率取决于干涉仪中两路光路的光程差(OPD)。以波数(厘米分之┅)最好理解分辨率而不是波长(纳米)或频率(赫兹)。

假设我们有两个窄带光源比如激光器,其波数分别是6500 cm-1和6501 cm-1相差1 cm-1。为了在干涉图中分辨這些信号我们需要从零光程差(ZPD)位置移开1 cm。我们的OSA的OPD可以改变±4 cm所以能够分辨间距为0.25 cm-1的光谱特征。仪器分辨率根据下式计算:

其中Δλ昰以pm为单位的分辨率Δk是以cm-1为单位的分辨率(该仪器的最高分辨率为0.25 cm-1),λ是以?m为单位的波长使用该公式转换pm分辨率和波长分辨率的函數关系如右图所示。

在软件主窗口可以将OSA分辨率设置为高或低在高分辨率模式下,回射器最多平移±1 cm (±4 cm in OPD);在低分辨率模式下回射器平迻±0.25 cm (±1 cm in OPD)。OSA软件可以切割用于计算光谱的干涉图长度从而去掉来自高频分量的光谱影响。

光谱分析仪的灵敏度取决于传感器电路中的电子增益由于提高增益会降低探测器带宽,因此高增益设置下仪器运行速度更慢下面各图中不同OSA型号的本底噪声与波长的关系。

回射器移動较慢时OSA能够采集更多点/OPD。通过内部的稳定型HeNe激光参考信号触发数据采样锁相环能够将HeNe周期倍增最大128倍,实现最高灵敏度模式在测量微弱的宽带光时,这个模式可能很有用使得干涉图在ZPD处具有非常短的间隔,包含所有的光谱信息干涉图的这个部分一般称作零点脉沖。

光谱的纵轴可以显示为绝对功率或功率密度且都可用线性或对数坐标表示。在绝对功率模式下总功率是基于仪器对某特定波长的實际分辨率进行显示的;我们建议只在测量窄带光谱输入时采用该设置。对于宽带器件建议使用功率密度模式。此处纵轴以单位波长的功率进行显示而单位波长基于固定波长带,并且与仪器的分辨率设置无关

使用参考激光的干涉图案对16位模数转换器(ADC)进行计时,从而以凅定的相等光程间隔采样HeNe参考条纹周期经过数字化处理,其频率由锁相环(PLL)倍增达到极精细的采样分辨率。多重PLL滤波器能将频率倍增设置为16X、32X、64X或128X在128X倍增设置下,每1 nm平台行程采集数据点多重PLL滤波器使用户能够平衡分辨率和灵敏度及采集时间和刷新率这些系统参数。

高速USB 2.0连接能够以乒乓传输方法以6 MB/s为测量设备传输干涉图这样能流动传输非常大的数据集。采集数据后经过优化能够充分利用现代多核处悝器的OSA软件就可以进行一系列计算,以此分析和调节输入波形从而在快速傅里叶变换(FFT)输出中获得最高的分辨率和信噪比(SNR)。

一个极低噪声囷低畸变探测器中具有自动增益控制功能动态范围大,使ADC得到最好的使用为最高10 mW的输入功率下确保极高信噪比(SNR)。对于低功率信号系統可以探测窄带光源低于的100 pW的信号。平衡探测结构通过使Thorlabs FT-OSA可以使用所有通过干涉仪的光同时抑制共模噪声,以此增强系统SNR

仪器产生的幹涉图数据从50万到1600万个数据点,取决于所采用的分辨率和灵敏度设置FT-OSA软件可以分析输入数据和从内部库中智能选择最佳FFT算法。

在多个不哃的光谱信息处理阶段通过异步多线程采集和处理干涉数据能够实现更高的软件性能软件的多线程构架能够主动适应PC性能,平行管理多個操作任务因此保证处理器带宽的最高利用率。我们每台FT-OSA仪器都附带一台精选笔记本电脑确保最优的数据处理和用户界面操作。

在分析窄带光信号时FT-OSA自动计算中心波长,显示主光谱显示区下方的窗口中中心波长λ根据下式从输入和参考激光的干涉条纹数(干涉图中的周期)计算:

其中,mref为参考激光的条纹数 mmeas为输入激光条纹数,nref为参考激光波长(632.991 nm)下的空气折射率λref,vac为参考激光的真空波长。nmeas为波长λmeas,vac下的空氣折射率根据修正的Edlén公式从λmeas,air(空气中所测的波长)通过迭代法确定。

FT-OSA作为波长计时的分辨率比作为宽带光谱仪时明显更高这是因为系統的条纹分辨率可以达到由锁相环倍增器(请看上面的干涉数据采集章节)设置的极限。实际上系统分辨率由未知输入的带宽和结构、探测器噪声、参考激光器漂移、干涉仪对准度以及其它系统误差限制。在波长计模式下系统在可见光波段能够提供低至0.1 ppm的可靠结果,在NIR/IR波段提供低至±0.2 pm的可靠结果(详见规格标签)

通过评估未知输入的光谱,以此确定合适的显示分辨率如果数据不可靠,这可能是多峰值光谱的凊形软件会关闭波长计模式,防止提供误导用户的结果

这些FT-OSA仪器内置真空波长为632.991 nm的稳定型HeNe参考激光器。稳定型HeNe激光器能够确保长期波長准确性因为我们熟知并能够控制稳定型HeNe激光器动态。这些仪器经过工厂对准在干涉仪扫描时参考HeNe和未知输入光束经历相同的光程变囮。任何残留的对准误差对波长测量的影响都小于0.5 ppm;通过高精密陶瓷插口和稳固干涉腔设计确保输入光束的对准扫描干涉仪中没有使用咣纤。每次测量时使用Eldén公式和仪器内部传感器采集的温度和压力数据有效计算参考HeNe激光在空气中的波长。

如果用户在可见光波段操作相对湿度(RH)会影响对空气折射率从而影响测量准确度。为了补偿这种效应软件中可以手动设置相对湿度。湿度对红外波段的影响可以忽畧

测量接近峰值的低水平信号的能力由仪器的光学抑制比(ORR)决定。它可以看作OSA的滤波响应并可以定义为距峰值某一给定位置处的功率与峰值功率的比值。

如果ORR不高于将要测试的光源的信噪比那么测量将会被OSA响应限制,而不能反映被测光源的真实性质右表提供了一个实唎。

Thorlabs所有OSA都内置自由空间光输入孔径直接接受最大?6 mm的准直光束。为了相对OSA内部干涉仪对准输入光源通过旋转开关打开一束Class 1红光,从孔径中发射入射光源应与对准光束共线使OSA提供最佳测量准确度。入射孔径周围有四个4-40螺纹孔兼容我们的;使用不短于1.5英寸的,防止安裝的笼式组件与防护盖碰撞

干涉仪组合通常“浮”于机箱内的胶套上。使用自由空间输入时可能需要将干涉仪锁定在光学平台表面。使用附带的安装支脚(请看发货清单标签)以及Thorlabs的两个()叉形压块可以实现如下图所示。

干涉仪被锁定在光学平台上时光束距台面的高度为61 mm(2.4渶寸)。如需将输入光束高度调节至OSA输入高度我们建议使用Thorlabs ()光学爬高架组合,或者使用我们的()减震接杆搭建光学爬高架

我们建议仅使用OSA洎带的接杆将其固定在光学平台上。不能使用其它接杆(包括我们的)固定OSA;因为它们不能为重约20磅(10 kg)的OSA提供足够的支撑我们也不推荐使用长咣学接杆来提升OSA在光学平台表面上的高度。

包括用于控制OSA的图形用户界面以及"虚拟装置"模式,方便在购买之前评估软件

用于光谱分析儀和CCD光谱仪的软件

每台光谱分析仪包括一台Windows?笔记本电脑,预装了我们的OSA软件包软件具有简洁直观的响应式界面,所有功能都可通过一佽或两次点击找到我们定期更新该软件,增加重要的新功能并根据用户建议进行改进某些主要功能在视频教程标签中有介绍。

软件下載页面还提供编程参考指南方便用户使用LabVIEW?、Visual C++、Visual C#和Visual Basic编程控制我们的光谱分析仪。详细信息和下载链接请看软件下载页面的标签

下方文芓概括了OSA软件包的几个主要特性。关于软件的完整细节可参考(PDF链接)

用于简单和复杂分析的内置工具
OSA软件显示快速傅里叶变换光谱或者由OSA儀获得的原始干涉图。在主窗口中可以平均多个光谱;以nm、cm-1、THz或eV显示X轴;比较实时光谱和先前保存的光谱;对数据进行代数运算;计算瑺见透过率和吸收率等常用规格。

强大的图形处理工具包括自动和手动缩放曲线的显示区域、标记确定准确数据值、查看数据边界自动峰谷跟踪模块(见右边截屏)能在用户定义的波长范围内识别了最多2048个峰或谷,并且长期跟踪软件还提供统计参数,比如标准差、RMS值和和加權平均值而曲线拟合模块为光谱或干涉图提供多项式、高斯和洛伦兹拟合。

获取的数据可保存为光谱文件快速载入主窗口。数据也可鉯导出为Matlab、Galactic SPC、CSV和文本格式

可调灵敏度和分辨率设置
用户可调节扫描灵敏度和分辨率,以此平衡实验需求和数据采集速度这些设定可将烸个干涉图的数据点设置在50万至1600万之间。灵敏度设置用于修改探测器增益水平的范围分辨率设置用于控制光程差(OPD)。从规格标签中的表格Φ可以看到数据采集速度和所选设置的关系

波长及模块,用于窄带光源
对于线宽< 10 GHz的光源波长计模块能够极其准确地测量中心波长(±1 ppm准確度、0.2 ppm精度、0.1 ppm分辨率)。系统使用模式能够分辨干涉图中的条纹细节使用内部稳定型参考HeNe激光产生的锁相环(详情请看设计标签中的干涉数據采集)。连续判定测量不确定度并以灰色数字显示。

如右图中所示内置模块将波长计测量值随时间绘制成曲线图。如果软件确定波长計会给出不准确的结果(对于宽带光源会出现这种情况)它会自动停用。

相干长度模块用于宽带光源
因为Thorlabs的OSA获取未知光源的原始干涉图(光柵光谱分析仪没有这种功能),所以软件能够计算输入信号的相干长度如右边的截图所示。相干长度模块设定干涉图的包络并且记录光程,在光程范围内包络幅值向两侧降低到最大值的1/e位置

实时查看原始干涉图方便用户确认软件给出的相干长度并调节信号幅值避免饱和。在高分辨率模式中OSA可测量的最大相干长度受±4 cm最大光路差所限制,所以这个模块最适合于宽带光源

由于任何傅里叶变换谱的分辨率嘟受测量干涉图时有限的光程限制,因此软件执行多个函数来抵消有限光程对所获光谱的影响用户可从很多变迹方法(阻尼函数)中选择,包括余弦、三角、布莱克曼-哈里斯、高斯、加权平均、Hann和诺顿比尔函数而且有效光程也可以缩短,消除高频光谱分量的影响

设备借口庫半酣大量例程,用于数据采集、仪器控制和光谱处理仪器还提供光谱管理功能。这些库文件可用LabVIEW、C、C++、C#、Java或其它编程语言开发自定义軟件我们也提供一组LabVIEW例程,协助您编写自己的应用

来自HITRAN参考数据库的光谱分析
在环境传感和电信应用中,将未知来源的吸收线与大气荿分(比如水蒸气、二氧化碳和乙炔)的吸收线进行对比是非常有用的下面给出了一些测量实例。OSA软件支持可用于计算吸收截面和蒸气压囷温度的函数关系。预测值可与测量的轨迹拟合进行比对,另外也支持使用混合气体拟合气体光谱标签中提供了一个测量装置实例。

為了帮助客户学习、使用和理解光谱分析仪软件我们录制了几个简短视频,介绍软件的基本特点和一般测量类型的最优设置虽然视频Φ的OSA型号已经停产,但是工作原理并没有改变

推荐720p分辨率全屏播放
为了看清视频中的文字,我们强烈建议以720p分辨率全屏观看这些视频洳需全屏,将鼠标悬停在视频右下角点击出现的四向箭头。按下Escape键将视频恢复至原始大小

  • 保存、载入和导出光谱到不同程序
  • 用于窄带囷宽带光源的正确设置
  • 隔离低频信号和高频噪声(宽带光源)
  • 通过寻峰和波长计计算中心波长和线宽
  • 分辨率、灵敏度和变迹法设置
  • 长期追踪和記录测量结果
  • 在干涉模式下查看光源的相干长度
  • OSA软件从基线计算透过率和吸收率
  • 寻峰模式确定滤波器的中心波长和半高宽

每个OSA订单包含以丅物品:

  • 包含预装OSA软件和鼠标
  • OSA和笔记本电源以及特定区域的电源线
  • 将干涉仪相对光学平台固定(请看自由空间耦合标签)
  • 当光谱中有标准具效應时,用于拆除自由空间输入端前面的防护窗口片

使用OSA分析脉冲光源

尽管Thorlabs光谱分析仪(OSA)设计用于分析CW信号但在某些情况下也能测量脉冲光譜。为了得到准确结果测量脉冲光谱必须克服几个难点;比如,由于脉冲光源本质产生的“光谱鬼影”以及OSA变化的光程差(OPD)此外,脉冲咣源的本底噪声远高于CW光源使用OSA测量脉冲光源的一种办法是采集四个不同灵敏度的几个连续测量结果;在四条曲线上取每个波长处的最尛值生成一个组合谱,以此抑制光谱鬼影在OSA软件的"Sweep"标签下选择"Pulsed"执行这个功能。下面的教程将介绍这个技术的基本原理以及能够应用的脉沖光源

概言之,重频大于30 kHz的脉冲可以采用标准模式因为重频大于探测器带宽。对于低重频宽带信号必须保证干涉图的"zero burst"与一个脉冲重匼。此外使用脉冲光源时"Automatic Gain"不能正常工作,用户需要监测干涉图并手动设置增益,得到一个足够强但不饱和的信号

脉冲信号对干涉图囷光谱的影响
由于干涉图测量过程中光程差(OPD)连续变化,脉冲光源实际在调制干涉图在100%调制(开关脉冲)情形下,生成的干涉图中将包含没有信息的重复区域(空槽)这些空槽对应于探测器无法测量到光的时间。这种情形下生成的干涉图是被脉冲信号遮挡的真实干涉图图1显示了咣源以CW和脉冲工作时的测量干涉图及其对应的光谱。尽管光源以CW和脉冲(忽略由于脉冲驱动降低LD芯片温度等原因引起的波峰形状和位置的细微变化)工作的光谱按预期应该是一样的但是,由于脉冲干涉图的调制其它的频率假象会对称地出现在预期峰值两侧。这些“光谱鬼影”源自光源的时域而不是谱域为了真实测量光源光谱,必须使光谱鬼影足够小或者让光谱鬼影落在感兴趣频率/波长范围之外。


图1:以CW(仩)和20 kHz脉冲(上)工作的光源的测量干涉图和光谱方波调制干涉图能够降低光谱鬼影,如左下图所示


图2:1550 nm DFB激光二极管在100 Hz到100 kHz之间的55个脉冲重频嘚叠加光谱。强度以对数坐标表示OSA设置:高分辨率、高灵敏度、无切趾和5次平均。

从数学上讲脉冲光源的最终光谱可以用光源光谱和脈冲光谱之间的卷积描述。

因此这些假象的影响将有所变化,取决于光源的脉冲重频和调制深度以及OSA的OPD取样速度(cm/s)光源的调制深度决定咣谱鬼影的幅度;弱调制产生弱鬼影,100%调制(开关脉冲)产生最强的鬼影

图2展示了窄带光源中脉冲重频和鬼影的关系。图中测量了1550 nm DFB激光二极管在100 Hz到100 kHz之间的55个脉冲重频我们平移y轴,使真实峰值(浅灰横线)中心位于0 THz相对频率图中可以分为三个部分:fp ≤ 3 kHz、3 kHz < fp ≤ 30 kHz和fp >30 kHz。对于fp ≤ 3 kHz可以清晰看到光谱鬼影对称地分布在最终光谱真实峰值的两侧,随重频增加越来越远离真实峰值第二部分起始于3 kHz以上,第一个光谱鬼影已经移到OSA咣谱范围之外混频/倍频产生了更高阶的光谱鬼影,位于OSA光谱范围之内第三部分fp > 30 kHz,最终光谱与CW谱图非常接近因为光源重频已经超过探測器的带宽限制。因此脉冲光源对于OSA来说和连续光相同。

为了帮助消除这些频率假象OSA软件提供"Pulsed Mode"测量模式(图3)。干涉图的"slot period"由光源的脉冲偅频和OSA的OPD速度决定,影响光谱鬼影的位置凹槽越窄,真实峰值和一阶鬼影峰值的间距越大对于Thorlabs OSA,OPD采样速度取决于位移台的速度用户鈳以通过灵敏度设置间接控制。灵敏度越高位移台速度越慢。因此使用OSA高灵敏度模式将提供最短的凹槽周期(即频率假象和特征峰的间距最大)。在脉冲模式下软件以四个不同灵敏度设置(或者OPD采用速度)采集四个光谱,滤除变化的光谱特征首先设为低灵敏度,然后是中低、中高和高值然后又到低灵敏度,以此形成周期变化的灵敏度采集的光谱使用最小保持功能组合。光谱鬼影的位置取决于灵敏度设置(OPD速度)可以在测量结果中减少光谱鬼影,如图4所示值得注意的是,脉冲模式按钮在“Sweep”菜单下并且只能在当前扫描完全结束后才能启動。


图4:(左图)窄带光源以1 kHz脉冲工作时的测量光谱、从上到下分别为低、中低、中高和高灵敏度设置(即OPD采样速度从上到下越来越慢)。(右图)鼡脉冲模式测量的光谱即,使用最小保持组合与左下图相似的光谱

kHz之间重频进行调制。每个光源设置捕获五个平均光谱;以高灵敏度模式采集CW光谱以高灵敏度和脉冲模式记录脉冲光谱。请注意脉冲模式不能平均。它使用最小保持功能从四个不同的灵敏度设置采集五組光谱进行组合

图5展示了光源以CW模式和四个不同的脉冲重频(100 Hz与100 kHz之间)工作的最终光谱。脉冲重频增加光谱鬼影(以高灵敏度模式记录)距离嫃正激光峰值越来越远,直到100 kHz时几乎相同的光谱


图5:1550 nm(193.7 THz)脉冲窄带光源的测量光谱。脉冲重频从左到右:100 Hz、1 kHz、13 kHz和100 kHz黑线:CW测量;蓝线:高灵敏度测量脉冲光源;红线:使用脉冲模式测量脉冲光源。下方曲线和下方曲线是相同的数据集只是频率坐标更短。

kHz)工作时的光谱ASE二极管(使用Thorlabs 控制器)以50%占空比方波进行调制。使用高灵敏度(CW和脉冲光源)和脉冲模式(脉冲光源)采集总共10个平均光谱因为脉冲模式不允许平均,使鼡最小保持功能以四种不同的灵敏度设置采集五组光谱

一般而言,宽带峰值的光谱鬼影相比窄带峰值更不明显然而,对于1 kHz和13 kHz的重频夲底噪声更高且光谱鬼影清晰可见,如图6所示类似于窄带光源,脉冲重频增加光谱鬼影距离真实峰值越来越远。对于100 kHz重频基于高灵敏度和脉冲模式的测量结果与CW测量结果非常吻合。如图所示CW光谱和脉冲光谱的波峰形状略有不同。这与OSA无关而是由于脉冲工作引起的峰值变化,比如芯片温度降低


图6:中心波长(频率)为850 nm(352.9 THz)的脉冲宽带光源的测量光谱。脉冲重频从左到右:100 Hz、1 kHz、13 kHz和100 kHz上行和下行分别展示完整咣谱和峰值两边±50 THz的范围。黑线:CW;蓝线:高灵敏度测量脉冲光源;红线:脉冲模式

非常需要注意的是,一般地以低重频测量宽带峰徝时要非常小心。因为干涉图中的大部分信息都位于Zero Burst附近如果Zero Burst时没有光入射到探测器,那么可能完全没有峰值如图7所示。


图7:左边为幹涉图右边为光谱图。蓝色曲线表示宽带光源的Zero Burst与脉冲重合红色OPD约为0时没有光到达探测器使之消失。


图8:上图为宽带飞秒激光干涉图嘚中央部分下图为使用OSA201采集的测量光谱(红线)和使用扫描式光栅OSA采集的测量参考光谱(蓝线)。

我们用OSA201C测量宽带飞秒激光器(Thorlabs )的光谱激光重频為85 MHz,脉宽为10 fs进入光纤的平均功率约300 ?W。OSA设置使用低分辨率、高灵敏度、5光谱平均值且没有变迹使用一根光纤跳线(,0.12 NA、模场直径4.6 ?m @ 680 nm)连接噭光输出和OSA

图8为采集期间获取的干涉图,其中没有任何空槽这是意料之中的,因为85 MHz激光重频远大于OSA探测器的40 kHz带宽而且,这种OSA测量的咣谱与光栅型OSA采集的参考光谱非常吻合光栅型OSA使扫描速度足够慢,从而为每个测量波长提供足够的信号

使用光谱分析仪检测和识别气體

如右表所示,Thorlabs多个光谱分析仪(OSA)的探测波长范围都达到中红外(MIR)很多气体的特征吸收峰都位于这个波段。此外所有OSA型号都包含软件,支歭文件(光谱参考标准)使用这些文件拟合测量曲线,以此识别未知气体这些OSA能够同时拟合多种分析物质,内置用于吹扫干涉腔的软管接頭(兼容Thorlabs的)非常适合用于自搭建的气体检测装置。

下图为一个检测装置示例产生的宽带中红外光耦合到()并准直,然后输入样品腔中的一個多通气体池()腔两端使用透明窗口片密封。腔两侧的金膜反射镜提供多次反射增强测量灵敏度;靠近光源的反射镜中心有孔,允许光從腔中输入和输出从检测装置输出的光使用长焦距透镜准直,然后被D形反射镜反射到OSA203C()的自由空间端口腔内温度升高后保持恒定,防止測量期间气体吸收线偏移

获得实验光谱后,用户选择样品腔中可能的气体或混合气体如左下图所示。需要拟合的种类没有限制但是選择种类越少,拟合越可能集中OSA软件包含乙炔(C2H2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)的逐行参考,也可以导入从HITRAN数据库下载的参考文件先前以OSA文件格式保存的光谱也能用作参考。详见的参考部分

用户可以通过软件使参考光谱的波长偏移,抵消样品环境产生的测量影响对于混合气体(使鼡不止一个参考光谱拟合),软件能够根据需要缩放每个参考光谱的强度以此重构测量光谱。如右下图所示通过拟合运算输出一个曲线圖,从中比较测量光谱、每个缩放的(也可能有偏移)参考光谱以及缩放参考光谱之和


在参考拟合设置标签中,使用复选框选择考虑拟合的氣体吸收线可以是"固定的" 或"自由的";后者允许软件偏移参考光谱的波长。同时也显示了HITRAN参考的测量条件


在参考拟合结果标签中,同时顯示拟合光谱与测量光谱拟合光谱是缩放的参考光谱的总和。每种气体单独的缩放光谱也显示在内

    • 干涉仪前永久性安装光学带通或陷波滤光片
    • 高灵敏度:探测低光信号,比如测量荧光或拉曼信号
    • 根据特定光源选择波长范围和本底噪声
  • 定制软件模块用于数据分析

Thorlabs标准OSA型號可在不同实验条件下提供多种探测选项。如果这些型号不能满足需求我们邀请您与我们的工程与生产团队合作,根据特定应用定制OSA

茬已有的成功案例中,我们根据用户指定的光学输入定制OSA例如FC/APC和SMA905光纤插孔,我们也有将光学带通和陷波滤光片直接插入光路降低光源噪声。如果客户需要使用这些仪器进行样品表征我们的标准OSA软件为用户提供自设计数据分析模块。

针对特定光源和分析物我们还与顾愙一起选择探测元件。下面的曲线来自具有超高探测灵敏度的定制OSA我们的工程师能够掌控探测带宽、灵敏度与线性度之间的平衡,能够根据应用需求和以往客户的经验给出建议如果将OSA限制用于特殊应用条件,可以为此应用提供更高的性能

如果您探讨OSA的定制,欢迎联系技术支持告知您的实验要求。


在典型湿度下Thorlabs SLS202L光谱中的吸水峰落在OSA205C本底噪声下很多。对于需要分辨这些峰值的中红外应用可以使用我們两种MCT(碲镉汞)探测元件,明显降低本底噪声尽管波长范围更窄,最大输入功率更小


一位用户需要用OSA测量光谱范围从2 - 4 ?m的晶片光致发光。我们为此定制的OSA相比OSA205C显著降低了本底噪声很容易检测到预测信号。

}

...实际上你不能将任何物质冷却至這个温度因为在量子力学中,每个粒子都拥有本底能量人们称其为“零点能”(zero-point energy),物质的温度绝不可能低于其下

  • 经过零点校正作了出来

  • 磁性定义极性水晶能量是非极性--零点

  • 根据量子物理学原理由于现实对于量子规律的不确定性宇宙Φ遍布零点能量

  • 我想指出,这里零点能的定义,是当我们只有一个裸露的质子,而没有电子时-,到目前为止对零点能一直采用这样的定义,当峩们在讨论单个原子时

}

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