什么是超连续光源？

更新时间：2025-05-13

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超连续光源（简称SC光源）又称超连续激光器，是一种发射特殊激光的光源。激光是具有相同相位的光，即相干光。普通激光器发射单一波长的光，而超连续谱光源是一种多波长激光光源，可同时发射波长范围极宽的多束相位相干光。据说，当不同波长的光重叠时，光就变成白色。从SC光源发射出的激光是相干光，包含各种波长的光，因此被称为白光激光。

SC 光源通过光纤电缆传输强烈的、极短脉冲激光（约纳秒或皮秒量级）来产生这种光。

超连续光源的应用

SC光源发射具有很宽波长范围的相位相干光，因此被用作医学、半导体和材料科学等领域的精密观察光源，包括光学相干断层扫描（OCT）、共聚焦显微镜和荧光成像。

OCT在医学领域用于观察身体内部的透射图像。 OCT利用光的相干性来拍摄身体横截面或内部的三维图像。

在共聚焦显微镜中，来自 SC 光源的光通过物镜聚焦到观察表面上的单个点上，并观察从样品中发出的冷光。

荧光成像是一种用于观察无色透明、无法直接观察到的特定蛋白质或细胞的技术。加入荧光试剂或荧光抗体后，用激光激发待观察物体，观察其发出的荧光。

超连续光源原理

SC光源大致分为两个主要单元，分两个阶段发射SC光。

在第一阶段，从脉冲宽度极短的激光光源（例如飞秒激光器、皮秒激光器或纳秒激光器）发射出某一波长的高峰值功率激光。

在第二阶段，来自第一阶段的激光穿过高度非线性的波导。这里，高非线性波导是一种具有特殊结构和材料的光纤。

光纤纤芯周围有许多极细的隧道状腔体，这在普通光纤中是没有的。腔体与纤芯类似，从光纤的一端延伸至另一端。

通过这种特殊的光纤，输入时单一波长的激光变成分布在宽带宽上的多波长激光。在这种情况下，多波长激光的光谱会根据纤芯周围腔体的数量和排列而变化。

从波导中出来的光的波长分布特性和发光效率很大程度上取决于这种特殊光纤的特性。这种特殊的光纤被称为高非线性光子晶体光纤。

另一方面，为了产生宽带SC光，需要在前级的单波长激光振荡器中发射约50kW的高峰值功率的激光。激光器有三种类型：飞秒激光器、皮秒激光器、纳秒激光器。截至2022年，飞秒激光器供应给实验室，而皮秒激光器和纳秒激光器主要用于市售的SC光源。

如何选择超连续光源

从SC光源发射的激光是覆盖很宽波长范围的多光束激光。市场上有各种发光产品，它们在不同的光范围内发光，例如，主要在红外范围内发光的产品、在可见光范围内尽可能均匀发光的产品、以及主要在紫外范围内发光的产品。选择 SC 光源时，请考虑预期用途，然后选择发射适当范围激光的产品。

因此，SC光源的目录中清楚地标明了其输出激光的波长范围。此外，还需要检查输出特性图，横轴为波长，纵轴为输出。

此外，我们还检查整个功率范围内的光谱重复频率和光谱平均功率。

目前的SC光源将单波长激光单元发射的脉冲激光通过高度非线性的光子晶体光纤转换为多波长激光组。因此，多波长激光器也是脉冲激光器。对于精确的观察，连续波（CW）型激光器可能是更好的选择，因为其输出功率随时间保持恒定。如果需要更接近CW的激光器，则应该选择周期较短的第一级激光器。飞秒激光器的周期最短，其次是皮秒激光器，再次是纳秒激光器。不过从价格上来说，飞秒激光器最贵，其次是皮秒激光器，最后是纳秒激光器。

此外，许多 SC 光源及其外围设备的目录都包含有关该产品适用应用的信息。在进行选择时参考应用示例可能是个好主意。

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