通过拉曼增益调制实现互相关增强双梳光谱技术

《Laser & Photonics Reviews》：Mutual Coherence Enhanced Dual-Comb Spectroscopy by Raman Gain Modulation

双梳光谱术（DCS）通过拉曼增益调制（RGM）将自由运行的不相干1550nm双梳系统转换为相干1645nm系统，消除相位锁定需求，实现20秒以上相干时间，甲烷和二氧化碳吸收测量与HITRAN数据库吻合，兼具低复杂度、低成本、高稳定性和技术可扩展性，适用于现场部署。

　　

摘要

双梳光谱技术（DCS）具有广泛的光谱覆盖范围、高分辨率和快速采集能力，使其成为一种理想的光谱技术。然而，实际应用仍受到自由运行双梳系统固有的相互不相干性的限制，这需要复杂的锁相架构或非实时的后处理算法来恢复相干性。本文展示了一种无需主动反馈稳定或后处理的相互相干DCS系统。通过对1645纳米单频激光器应用拉曼增益调制（RGM），将一个相互不相干的1550纳米自由运行双梳光源转换为相干性的1645纳米系统。由于两个梳状结构都源自同一个单频种子激光器，因此相互相干性得到了被动增强。这种方法将射频梳齿抖动抑制在毫赫兹级别，使得相干时间超过20秒。通过对9.5秒内获得的20,000个干涉图进行平均处理，对甲烷和二氧化碳吸收细胞的DCS测量结果与HITRAN数据库的数据非常吻合。与传统的相关性增强方法相比，所提出的RGM-DCS系统结合了多项优势：低复杂性、低成本、高稳定性和出色的技术可扩展性。这使得它成为适用于现场应用的可行且实用的解决方案。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。