束流質(zhì)量實(shí)際上反映了能量沿傳播方向空間分布演化的質(zhì)量。它不僅通過(guò)散度和模態(tài)面積直接影響激光光源的光譜亮度奸腺，而且還決定了聚焦性能餐禁。本文對(duì)中紅外超連續(xù)光源的束流質(zhì)量進(jìn)行介紹。
中紅外超連續(xù)光源的束流質(zhì)量
摘要：束流質(zhì)量實(shí)際上反映了能量沿傳播方向空間分布演化的質(zhì)量洋机。它不僅通過(guò)散度和模態(tài)面積直接影響激光光源的光譜亮度坠宴，而且還決定了聚焦性能。本文對(duì)中紅外超連續(xù)光源的束流質(zhì)量進(jìn)行介紹绷旗。
發(fā)射特征顯著地將超連續(xù)光譜光源與應(yīng)用中紅外光譜中使用的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器(來(lái)自熱源和激光源)區(qū)分開(kāi)來(lái)喜鼓，是高光束質(zhì)量和空間穩(wěn)定性。因此衔肢，與例如QCL技術(shù)不同的是庄岖，在光纖中產(chǎn)生的中紅外超連續(xù)在光束輪廓、發(fā)散性(光束質(zhì)量對(duì)于QCL來(lái)說(shuō)嚴(yán)重受限)和光束對(duì)稱(chēng)性(無(wú)散光角骤，這在QCL發(fā)射中很常見(jiàn))方面具有優(yōu)越的特性隅忿。此外，超連續(xù)介質(zhì)源提供了固有的無(wú)模跳操作邦尊。
束流質(zhì)量實(shí)際上反映了能量沿傳播方向空間分布演化的質(zhì)量背桐。它不僅通過(guò)散度和模態(tài)面積直接影響激光光源的光譜亮度，而且還決定了聚焦性能蝉揍。因此链峭，這種發(fā)射特性消除了熱發(fā)射器固有的空間和光譜性能之間的權(quán)衡，并對(duì)遙感和隔離光譜應(yīng)用又沾、化學(xué)成像和測(cè)繪以及微光譜學(xué)等特別感興趣弊仪。
圖1商用中紅外zblan超連續(xù)光源(NKT Photonics)中紅外子帶
(M2≈1.09,500 nm波段熙卡，4 μ m中心波長(zhǎng))內(nèi)M2光束質(zhì)量因子的表征;背景中顯示了完整記錄的三維光束演化(偽顏色)，以供參考(徑向不對(duì)稱(chēng)是由于用于避免過(guò)飽和的球面鏡造成的);對(duì)子午面進(jìn)行分析(輸入光束輪廓為高斯分布)励饵。
在大多數(shù)應(yīng)用情況下驳癌，能夠很好地表征和量化激光束質(zhì)量的一個(gè)實(shí)用參數(shù)是M2因子。它本質(zhì)上表明了實(shí)際光束與理論衍射限制光束(衍射限制高斯光束的M2因子為1)的差異有多大役听。光束質(zhì)量因子具有明確的實(shí)際意義颓鲜，例如，任何采用映射方法的高光譜無(wú)像差顯微鏡的分辨率都可以通過(guò)將理論衍射限制分辨率與所利用光源的M2因子相乘來(lái)估計(jì)禾嫉。
確定M2因子的程序由ISO標(biāo)準(zhǔn)11146定義灾杰。它涉及到光束焦散的測(cè)量(在一個(gè)瑞利距離內(nèi)至少五個(gè)光束位置[ ZR ]和距離腰部超過(guò)兩個(gè)瑞利長(zhǎng)度的五個(gè)位置)，從中可以計(jì)算M2熙参，分析使用強(qiáng)度分布方法的D4σ秒矩獲得的光束半徑的演變艳吠。
在本節(jié)中，我們提供了典型的中紅外zblan超連續(xù)介質(zhì)源(NKT Photonics, SuperK Compact, 40 mW輸出功率)的M2特性孽椰。
為了獲得中紅外超連續(xù)光譜發(fā)射的光束質(zhì)量昭娩，建立了一種全鏡聚焦光學(xué)布置(以消除色差):使用焦距750 mm的金色球面鏡。使用合適的帶通光譜濾波器限制光譜范圍(中心波長(zhǎng)為4μm或2500 cm- 1500 nm帶寬黍匾，Thorlabs FB4000-500)栏渺。使用固定在20厘米掃描臺(tái)上的輻射熱計(jì)陣列(FLIR玻色子，640x480 px)記錄不同位置的光束輪廓;根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)11146锐涯，掃描范圍涵蓋必要的瑞利距離磕诊。
圖2
上圖2。通過(guò)M2表征(4μm中心波長(zhǎng)纹腌，500 nm帶寬)獲得的中紅外超連續(xù)譜束在不同位置的分布:(a-c)靠近焦點(diǎn)位置(a,b為特意像散光束的長(zhǎng)霎终、次軸);(d)在準(zhǔn)直器后直接測(cè)量的超連續(xù)譜激光源的實(shí)際出射光束(歸一化，輻射熱計(jì)未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正)升薯。
超連續(xù)介質(zhì)束焦散的軸向步長(zhǎng)為1毫米莱褒。圖1描述了M2的測(cè)量和表征結(jié)果([?ZR＜Z＜ZR]和[Z＜?2ZR]個(gè)由此得出的M2因子為1.09，由于測(cè)量點(diǎn)較多涎劈，不確定度為千分之一(0.0035)广凸。測(cè)量的后處理使用免費(fèi)的Python庫(kù)。
圖2補(bǔ)充了M2特性蛛枚，并顯示了從靠近焦點(diǎn)位置的記錄焦散中獲取的光束輪廓(半長(zhǎng)軸和半短軸對(duì)應(yīng)的高斯擬合)[見(jiàn)圖2(a-c)]谅海。在聚焦系統(tǒng)之前捕獲的歸一化多色光束輪廓如圖2(c)所示。
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