当前课程知识点：光电仪器设计 > 第7章 光电仪器新进展 > 7.4 飞秒光梳光谱分析 > 7.4 飞秒光梳光谱分析
大家好 这节课我给大家简单介绍一下
飞秒光梳的光谱分析
首先 咱们回顾一下飞秒光梳的光谱
从图上可以看到
飞秒光梳在频域上
有一系列等间隔的谱线
这就构成了频域上的精密的光尺
它可用于分子光谱学
天文光谱标定等领域
下面我们结合几个例子来进行介绍
这幅图显示的是
用单光梳进行光谱分析的系统
飞秒光梳的光在带通滤波之后
经过一个法布里-珀罗腔进行谱线的过滤
实现更高的谱线频率间隔
然后通过一个大角度的色散器件
就是图上显示的
这个虚像相位阵列 将不同的光谱线散开
但这些谱线依然会有周期性的混叠
然后再用一个光栅
将这些混叠的谱线分开
入射到一个CCD上
通过这个阵列图可以看到
飞秒光梳的谱线在空间当中被分开探测
如果这个入射光束
经过气体吸收池
或者其他的光谱吸收装置
我们就能通过这个系统将光谱的变化
探测出来
谱线的间隔是3GHz
大家可以换算一下
光谱的分辨率是非常高的
下面再介绍一下双光梳光谱分析的方法
这幅图是一个典型的装置
其原理和双光梳测距系统很类似
甚至更简单
信号光梳的光经过一个气体吸收池
然后本振光梳对其进行采样
得到干涉波包
通过傅立叶变换之后可以得到光谱信息
请大家回顾一下
曾老师讲的傅立叶变换光谱仪
和这个系统有什么异同之处呢
相同之处是
二者都通过傅立叶变换来得到光谱
不同之处是
在传统傅立叶变换光谱仪当中
需要对干涉臂进行机械移动扫描
而在双光梳系统当中
巧妙地利用了两个光梳的重频差
实现光脉冲之间的高速扫描
避免了机械移动机构
能够实现光谱的快速实时测量
飞秒光梳的光谱测量应用
还包括天文光谱标定
为什么要做天文光谱标定呢
这儿给大家介绍一点天文知识
有的同学可能知道
天文学家一直在致力于寻找类地行星
其中一个方法是观测恒星的光谱变化
因为当行星围绕恒星公转时
会带动恒星也在做微小的圆周运动
因此恒星相对于观测者
就会有视向速度上的变化
我们在地球上观测恒星光谱的变化时
就会观测到周期性的红移和蓝移的现象
根据这个光谱的偏移量
就能推算视向速度
进而来推算行星的质量 轨道等信息
请大家注意这个数据
地球公转所引起太阳的视向速度的变化
是9cm/s
这么小的视向速度引起的光谱偏移
是多么小的量 可想而知
怎么样把它测出来一直是一个难题
直到飞秒光梳的出现
才有了比较好的解决方案
这幅图显示的是天文光谱标定的系统图
一台锁定到铷原子钟上的飞秒光梳
发出的光经过高精细度的
法布里-珀罗腔进行选模之后
与望远镜接收到的光束进行合光
共同入射到光谱仪上
在这个光谱仪上
光梳的谱线作为标尺
来监测天文望远镜所接收到的
光的光谱的变化
进而来推算恒星的视向速度的变化
有同学可能留意到
系统中还有一台
1583nm的连续激光
与飞秒光梳合束
这是为了测量光梳的谱线序号n
下面我们对这节课的内容
做一个简单的小结
首先请大家记住
飞秒光梳是频域上的精密光尺
在光谱分析领域也有很多重要的应用
也请大家了解几个典型的光谱应用案例
包括单光梳的光谱分析
双光梳的光谱分析
它们的基本原理以及飞秒光梳
是如何用于天文光谱标定的
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
