光谱

2021-04-21 10:29:05 浏览:625

定义

将功率或者能量分解成不同波长或者频率。

光源或者一些光束的光谱(或辐射谱)或者包含了能量和功率在不同波长中分布的信息。通常它是用图表的形式表示,给出了功率谱密度随波长或者光功率之间的关系曲线。图1就是一个例子,给出了超连续光源的数值模拟光谱。单频激光器的光谱不同于图中的宽谱,是由非常窄的线表征,极限情况下线宽仅为1Hz量级,对应的波长范围只有约≈ 3 •10−12 nm(中心波长为1微米)。其它的激光器包含多条线,有的具有很大的带宽(尤其是超短脉冲的锁模激光器),约为100 nm,具有频率梳结构。

图 1 数值模拟超连续光源。

可以采用不同类型的光谱仪来接收光谱,它们适用的光谱范围及光谱分辨率都是不同的。

光谱与光的时间相干特性密切相关。例如,由时间相干方程可以得到光谱。光谱还与电场的傅里叶变化有关,但是后者大多数情况下不能直接得到。因此,也称为光场的傅里叶光谱。

光学带宽

光学带宽就是指光谱的宽度。具有不同的定义,常用的是半高全宽(FWHM)。

具有线结构的光谱

有些光源的光谱非常平坦,例如白炽灯,光二极管或者超发光光源。而有些光源的谱中包含相距很近的窄线,只能从具有足够高光谱分辨率(小的分辨率带宽)的光谱仪中能够看到。例如,连续光激光器辐射多模光束,并且只辐射基本谐振腔模式时,光谱中的线是几乎是等间距的,并且间距等于谐振腔往返时间的倒数,在MHz或者GHz范围。如果激光器同时辐射高阶横模,那么光谱中存在附加的线,这时光谱会更加紧密并且是不等间距的。但是任意的锁模激光器都会产生等间距的频率梳光谱,同时光谱中还存在较弱的激光器噪声。

参阅:功率谱密度、带宽、光谱仪、频率梳

基础光学

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