用于高波数区域快速检测的延迟光谱聚焦双梳相干拉曼光谱

高波数 （HW） 区域的快速多路相干反斯托克斯拉曼散射 （CARS） 光谱在实时动态过程可视化、临床诊断、丰富的塑料微粒评估等方面显示出巨大的优势。傅里叶变换 CARS （FT-CARS） 将多路复用 CARS 的采集速度提高到几十 kHz 的数量级，但利用超宽带脉冲固有相干性的典型方法明显阻碍了硬件区域可实现的拉曼振动。本文提出了一种新的延迟光谱聚焦双梳 （DC） CARS 方案，用于基于两个重复频率为 100 MHz 的光纤梳的快速硬件拉曼检测。通过结合直流异步光学采样和光谱聚焦瞬时单分子振动激发的特殊优势，拉曼光谱直接映射到直流相对延迟，释放了激发源的相干性约束。因此，Er 电梳和 Yb 电泳梳分别作为泵浦和斯托克斯激发脉冲，可以灵活地匹配 HW 区域的拉曼振动。此外，应用了一种具有腔内电光调制的快速延迟聚焦方法，以主动控制感兴趣拉曼偏移区域中的直流相对延迟扫描。通过这些努力，光谱采集速率提高了 1000 倍以上，最高可达 40 000 个光谱/秒，同时保持光谱分辨率 （∼10 cm–1） 和稳定的信噪比 （∼260） 以及主动采集速率调整。结合微流控装置，该系统展示了在 HW 区域对流动中 15 μm 微珠的高速测量，达到约 2150 个事件/秒的高通量和超过 99% 的分类一致性。在不牺牲光谱分辨率或不需要脉冲源相干性的情况下快速获取多重 CARS 光谱的前景在快速监测环境中提供了巨大的潜力，例如生物医学中的流式细胞术和显微光谱成像。

服务对象 ： 清华大学
发表时间： 2022年2月21日
发表期刊： ACS Photonics
文章链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.2c00136