[发明专利]定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统

权利要求书

1.一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统包括：

重频调制双光梳光源模块(1)，为后续相干反斯托克斯拉曼测量提供定域快速延时扫描的双光梳光源，包括第一锁模激光器(1-3)、第二锁模激光器以及溯源至原子钟的信号发生器(1-1)，其中第二锁模激光器包含电光调制器(1-5)，电光调制器(1-5)受重频调制信号驱动快速调节第二锁模激光器重复频率，实现双光梳光源间重频差的可控快速调节；

脉冲预处理模块(2)，对第一锁模激光器(1-3)和第二锁模激光器发出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲，为后续相对延时探测模块(4)和相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)提供合适的输入信号；

相对延时探测模块(4)，通过引入可控脉冲延时，经异步光学采样干涉信号探测和处理实现延时扫描的定域识别，并反馈生成作用于电光调制器(1-5)的重频调制信号；

相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)，将两束入射的变换极限飞秒脉冲进行延时补偿并合束，并结合显微系统空间扫描与样品作用，实现空间三维相干反斯托克斯拉曼光谱信息测量；

其中两束所述的变换极限飞秒脉冲分别透过第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)进入相对延时探测模块(4)，从第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)反射的部分作为相干反斯托克斯拉曼测量的双光梳光源进入相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)，相对延时探测模块(4)探测得到双光梳相对延时信息，反馈给第二控制器(1-9)解算出设定的相对延时扫描定域范围，从而生成施加于电光调制器(1-5)的重频调制信号，其特征在于：

所述相对延时探测模块(4)包括第一光楔(4-7)、第二光楔(4-8)、第二光电探测器(4-9)和第三光电探测器(4-10)，所述通过第一光楔(4-7)和第二光楔(4-8)分别设置在从第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)出射的光路上，对所在光路的光频梳信号施加设定的相对延时，具有固定相对延时的两个异步光学采样干涉信号分别被第二光电探测器(4-9)和第三光电探测器(4-10)探测，并将此干涉信号反馈给第二控制器(1-9)，即可通过解算得到一个延时域。

2.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述相对延时探测模块(4)生成的重频调制信号反馈至第二控制器(1-9)，所述第二锁模激光器包括常规锁模光纤激光器组件(1-4)、第一偏振分光棱镜(1-6)、电光调制器(1-5)、第一分光镜(1-7)和第一光电探测器(1-8)，其中，第一偏振分光棱镜(1-6)用于控制激光从环形腔的输出；电光调制器(1-5)设置在第一偏振分光棱镜(1-6)的反射光路上，受来自第二控制器(1-9)的重频调制信号驱动，调节环形腔的腔长，从而达到快速调节第二锁模激光器重复频率目的；常规锁模光纤激光器组件(1-4)含除偏振分光棱镜外构成锁模光纤激光器的所有必要部件；第一分光镜(1-7)设置在第一偏振分光棱镜(1-6)的出射光路上，第一光电探测器(1-8)设置在的反射光路上，第一分光镜(1-7)和第一光电探测器(1-8)为第二控制器(1-9)提供重频锁定的反馈信号。

3.根据权利要求1或2所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述第一锁模激光器(1-3)和第二锁模激光器具有一致的中心波长和谱宽，二者的重复频率具有以下关系：f_r2＝f_r1+△f_r，其中f_r1为第一锁模激光器(1-3)光源的重复频率，f_r2为第二锁模激光器光源的重复频率，△f_r表示两光源的重复频率差，其取值远小于重复频率f_r1，其大小由施加于电光调制器(1-5)的调制深度决定。

4.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述脉冲预处理模块(2)包括第一脉冲预处理系统(2-1)和第二脉冲预处理系统(2-2)，其中，第一脉冲预处理系统(2-1)对第一锁模激光器(1-3)输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲一；第二脉冲预处理系统(2-2)对第二锁模激光器输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲二。