超连续谱光源用于光学系统和器件的光谱学表征-化工仪器网-手机版

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引言

前文，我们介绍了超连续谱光源在光片荧光显微光谱（用于光片荧光显微光谱LSFM的超连续激光器）和神经科学（FYLA Iceblink皮秒超连续谱激光器在神经科学中的应用）中的应用。本文我们接着跟大家介绍超连续谱光源在光学系统和器件的光谱学表征中的应用。

光学表征是测试光学系统组件的光学质量和性能以及提供表面结构信息的关键方法。光学质量与这些元素的光学特性有关，也被广泛用于研究材料内部粒子之间的相互作用，而超连续激光为这种相互作用提供了广泛的可能性。

光谱学用于器件光学表征的原理

在光学表征过程中，来自光源的光子被用来照射目标样本，由于光和物质之间的相互作用，材料内部发生光学跃迁（吸收、激发和发射）。在这些相互作用之后，发射出具有特定强度和光谱的光。这种辐射对材料内部的每个粒子都是特定的，它显示了它们的特定吸收和发射光谱（图1），这提供了关于材料吸收或发射的光谱部分的信息。这种特殊性在于每个原子都有不同的电子结构，这意味着要使它们发生跃迁，入射光子需要具有特定的能量和波长，必须与该原子的较低态和激发态之间的能量相匹配。

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图1 氢原子在可见光范围内的吸收和发射光谱

光谱学用于器件光学表征需要几个元件：一个光源和一个光谱仪（图2）。光谱仪是一种光学系统，包括一个能够像棱镜或衍射光栅那样分散或分裂入射光的组件，以及一个检测设备，通过发射或吸收的波长提供有关材料物理性质的信息。与光谱仪结合使用的传统光源包括LED、弧光灯、钨灯和不同的激光二极管。

图2 光谱仪工作原理示意图.png

图2 光谱仪工作原理示意图

光谱技术可以根据用于进行测量的光源进行分类（即红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱或x射线光谱），也可以根据所研究的光与物质之间相互作用的性质进行分类（吸收、透射或反射光谱）。在第二种分类中，不同技术之间的差异在于样品的电磁辐射部分：样品的吸收辐射（吸收光谱）、样品的透射辐射（透射光谱）或样品的反射辐射（反射光谱）。

吸收光谱法

吸收光谱法也称为分光光度法。它测量材料吸收的辐射，提供有关其成分的信息。

如图2所示，光源穿过样品，其中一些光通过时没有损失，另一部分光被衰减或吸收。获得的光谱将显示样品的吸收带（图1），可以将其与已发表的文献中关于先前已知分子（如C-C或H2O跃迁波长范围）的吸收光谱进行比较，从而了解样品的分子结构。

对于吸收光谱，传统上已经使用了几种光源，有时需要一个以上的光源系统来覆盖特定材料的全光谱。在这个范围内，紫外-可见-红外波长对于化学和生命科学领域来说特别有趣。其原因与入射光子的波长有关，这些不同波长的入射光导致落入该部分光谱的分子跃迁。

超连续谱激光器Iceblink用于吸收光谱测量

传统光源，包括发射窄带宽光的LED，或卤素灯，其发射包括近紫外光到近红外光的宽波长范围。但是由于热的发射，它们的效率和寿命很短，而且可能导致样品的损坏。由于这些原因，西班牙FYLA公司的超连续谱激光器Iceblink是一种用于光谱测量的多功能工具，其中稳定性（<0.5%标准偏差）、平坦光谱和宽发射是必bu可少的要求。Iceblink覆盖整个可见光和近红外光（从450到2300 nm）的光谱。由于每个分子都有自己的吸收光谱，这意味着通过Iceblink发射的光，可以识别和研究不均匀材料的结构。