超快飛秒光學新工具！單腔雙光梳的厚膜檢測應用前景

介紹

單腔雙光梳技術是近年來光學領域備受矚目的研究方向之一。這項技術不僅在光譜分析、激光測距、厚膜檢測、泵浦探測等領域具有重要應用前景，還為研究精密光譜學、量子光學、光子學等提供了全新的研究平臺。

正文

單腔雙光梳技術是近年來光學領域備受矚目的研究方向之一。它利用了光學微腔的特殊結構和雙光梳的高度頻率穩(wěn)定性，實現(xiàn)了在單個微腔中同時產(chǎn)生兩個頻率間隔均勻的光學頻率梳。這項技術不僅在光譜分析、激光測距、厚膜檢測、泵浦探測等領域具有重要應用前景，還為研究精密光譜學、量子光學、光子學等提供了全新的研究平臺。

厚膜檢測——利用太赫茲時域光譜檢測材料

太赫茲時域光譜是一種用于表征材料并分析其在太赫茲頻率范圍內的特性的技術。該頻率范圍令人充滿興趣，因為許多工業(yè)相關材料是半透明或者具有清晰的光譜特征。太赫茲時域光譜的工作原理是發(fā)射太赫茲輻射短脈沖，并測量脈沖穿過樣本并返回所需的時間。通過分析返回脈沖的特性，可以獲得有關樣品成分、結構和動力學的各類重要信息。

在汽車行業(yè)中，太赫茲時域光譜常用于非接觸式測量油漆厚度。這些測量對于確保質量和檢測涂層不均勻、分層等潛在問題至關重要。同樣，太赫茲時域光譜可用于檢查飛機上的功能涂層，例如防腐或熱障涂層。太赫茲時域光譜在其他領域也很有用，例如可用于研究各種材料的光學和電子特性，包括半導體、聚合物、陶瓷和復合材料，有助于確定它們的折射率、電導率和其他基本參數(shù)。

挑戰(zhàn)

實現(xiàn)高性能太赫茲時域光譜系統(tǒng)的關鍵挑戰(zhàn)之一是光學延遲掃描。傳統(tǒng)的太赫茲系統(tǒng)一直使用機械光學延遲線，但這樣通常需要在掃描速度和掃描范圍之間進行權衡。長距離的高速移動是這些機械設備的重大挑戰(zhàn)。

太赫茲時域光譜系統(tǒng)經(jīng)常應用于檢查厚度的光學系統(tǒng)之中，其中反射光需要被較大的光學延遲所分開，同時，系統(tǒng)也需要足夠的光譜分辨率來解析光譜特征?？焖俚墓鈱W延遲掃描在滿足這兩個要求方面發(fā)揮著至關重要的作用。

通過快速光學延遲線，太赫茲系統(tǒng)可以部署在快速點掃描應用和需要在短時間內檢查大表面區(qū)域的工廠中。在這些場景中，機械的光學延遲通常難以實現(xiàn)高吞吐量的性能要求。

采用單腔雙梳的太赫茲系統(tǒng)應用

單腔雙梳激光器為實現(xiàn)快速、精確的光學延遲掃描提供了引人注目的解決方案，消除了機械延遲級的限制。其共同噪聲抑制確保了時間軸上的亞飛秒精度。這種對脈沖延遲的精確控制可以實現(xiàn)高分辨率光譜和材料特性的準確測定。單腔雙梳的GHz重復率可實現(xiàn)納秒級的光學延遲掃描，這非常適合具有長延遲掃描需求的應用，但它又避免了在沒有信號的區(qū)域中浪費測量時間，這通常是低重復率雙激光系統(tǒng)遇到的問題。

此外，單腔雙梳激光器的短脈沖特性有利于太赫茲時域光譜的寬光譜覆蓋，短脈沖頻率梳可以在高效光電導天線 (PCA) 的幫助下轉換為寬帶太赫茲脈沖，從而在較寬的帶寬內提供詳細的光譜信息。這種太赫茲頻率的綜合表征能力能夠識別材料的特定分子和結構特征。

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