【技术实现步骤摘要】
一种基于单光梳的宽频带光声光谱测量系统及方法
[0001]本申请涉及光声光谱
，尤其涉及一种基于单光梳的宽频带光声光谱测量系统及方法。
技术介绍
[0002]光声光谱技术基于光声效应，利用物质样品吸收调制光信号所产生的声频机械波，测量物质的光谱学、热学、弹性和几何等特征，具有无背景、不受光散射和反射干扰的特点；另外，针对一些弱吸收样品，可以加强探测光辐照功率来线性提升光声信号的信噪比，从而提升测量灵敏度。该技术从本质上解决了传统吸收光谱难以检测强散射、弱吸收、不透明等特殊物质的问题，被广泛应用于痕量气体传感、溶液大分子测量、生物组织成像等领域。
[0003]可调谐激光光声光谱、非相干宽带光声光谱是两类主要的光声光谱测量手段。可调谐激光光声光谱通过对半导体激光器、量子级联激光器等连续波光源施加波长扫描和强度调制，产生含窄带宽光谱吸收信息的光声信号，无法获取宽带光谱特征，在多种物质、多光谱分辨检测中应用受限；利用多个窄线宽光源时分复用或频分复用，提升可调谐激光光声光谱的宽带光谱探测能力，虽然一定程度上拓展了该技术在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于单光梳的宽频带光声光谱测量系统，其特征在于，包括光频梳光源、宽带声频调制模块、光声检测单元、数据采集与处理模块；所述光频梳光源用于输出宽带探测光信号；所述宽带声频调制模块，通过光纤激光相位差扫描干涉机制，对所述宽带探测光信号中各个离散的光频载波分别进行不同声学频率的强度调制，产生宽频带调制探测光；所述光声检测单元，用于通过所述宽频带调制探测光与待测样品发生相互作用，产生与被所述待测样品吸收的光频载波的调制频率相对应的声学振动，完成宽带光谱吸收信息由载波光频段至调制声频段的频率下转换映射，进而输出声频电信号；所述数据采集与处理模块，用于产生光纤相位差扫描控制信号，驱动所述宽带声频调制模块进行相位差扫描干涉；并利用所述声频电信号计算频谱以获得所述声学振动的频域强度分布，进而基于载波光频与调制声频的映射关系还原所述待测样品在载波光频域的吸收强度分布，完成光声吸收光谱测量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宽带探测光信号由若干以等频率间隔密集分布的窄线宽激光模式所组成。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宽带声频调制模块包括光纤相位参考臂、光纤相位差扫描臂、光信号分离及合成器件，所述光信号分离及合成器件将所述宽带探测光信号分成能量相等的两路光信号分别通过所述光纤相位参考臂和光纤相位差扫描臂进行传输后，两路光信号通过所述光信号分离及合成器件合成一路，从而由光程差连续变化导致的相位交错干涉引起光强度的周期性变化，作为强度调制，从而产生宽频带调制探测光，其中所述光纤相位参考臂和光纤相位差扫描臂的光程差通过拉伸光纤长度进行控制。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述宽带声频调制模块还包括PZT光纤拉伸器和PZT驱动器，所述光信号分离及合成器件包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；所述第一光纤耦合器用于将所述宽带探测光信号平均分成两路光信号，分别通过所述光纤相位参考臂和所述光纤相位差扫描臂传输；所述光纤相位参考臂设有固定长度的单模光纤，所述光纤相位差扫描臂设有均匀缠绕在所述PZT光纤拉伸器侧表面的单模光纤；所述PZT驱动器接收所述数据采集与处理模块产生的光纤拉伸控制信号并放大，用于驱动所述PZT光纤拉伸器扫描光纤长度，由此引起所述两路光信号光程差的连续变化，两路光信号在所述第二光纤耦合器处合并，由相位交错干涉而造成光强度的周期性变化，作为强度调制，从而产生宽频带调制探测光。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述宽带声频调制模块还包括PZT光纤拉伸器、PZT驱动器，所述光信号分离及合成器件包括第一光纤耦合器、第一法拉第旋光镜、第二法拉第旋光镜和光纤隔离器；所述第一光纤耦合器用于将所述宽带探测光信号平均分成两路光信号，分别通过所述光纤相位参考臂和所述光纤相位差扫描臂传输；所述第一法拉第旋光镜和第二法拉第旋光镜分别用于所述两路光信号的反射，同时将激光偏振方向旋转90度，以保证两束...
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