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激光加工
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非線性光學(xué)激光加工技術(shù)中紅外交叉光梳光譜切割技術(shù)的測量，測量結(jié)果具有較高的信噪比和品質(zhì)因數(shù)。
圖1（a）為CCS的原理圖。中紅外目標(biāo)光梳（包含光譜信息）與本地近紅外光梳通過二者之間的和頻被上轉(zhuǎn)換到近紅外波段；近紅外和頻光梳再與頻譜擴(kuò)展后的本地光梳（讀取光梳）干涉，從而將中紅外波段的信息轉(zhuǎn)移到近紅外波段。如圖1（b-d）所示，同一目標(biāo)梳齒產(chǎn)生的多個(gè)和頻梳齒與最近的讀取梳齒的距離相同，因此它們被映射到相同的射頻梳齒，從而建立起從中紅外域到射頻域的一一映射。對(duì)比有樣品和無樣品的結(jié)果，便可以得到樣品的光譜響應(yīng)信息。
圖1（e）為時(shí)域中的CCS。目標(biāo)脈沖被本地脈沖取樣產(chǎn)生和頻脈沖，再與讀取脈沖干涉，得到射頻干涉圖。對(duì)比典型的CCS干涉圖和DCS干涉圖可知：DCS干涉圖的基線是延遲無關(guān)的，而CCS干涉圖的基線是延遲相關(guān)的。激光切割加工不過，時(shí)域基線的延遲相關(guān)性可以通過平衡檢測來消除。
圖1 CCS的原理[1]
圖2（a-c）對(duì)比了CCS與另外兩種上轉(zhuǎn)換方法的探測效率和帶寬。作者定義了一個(gè)功率增益函數(shù)G(ω)，保持三種情況下G(ω)的帶寬相同，連續(xù)波和EOS方法對(duì)應(yīng)的G(ω)的最大值和總面積均不及CCS，這意味著CCS的增益能力在三者中最強(qiáng)。另外，EOS情況的G(ω)與目標(biāo)頻譜并不完全重疊，使得大部分帶寬沒有得到有效利用。
比較CCS和DCS干涉圖中包含分子特征信息的自由感應(yīng)衰減（free induction decay，F(xiàn)ID）部分。如圖2（d）所示，DCS中的弱FID信號(hào)位于強(qiáng)背景之上，而 CCS中的FID信號(hào)并沒有額外的背景，說明CCS能夠以“無背景”的方式檢測FID，本質(zhì)上不會(huì)像DCS一樣受到較高光功率導(dǎo)致的探測飽和度或相對(duì)強(qiáng)度噪聲帶來的限制。如圖2（e）所示，DCS中的背景占據(jù)了探測器動(dòng)態(tài)范圍的很大一部分，導(dǎo)致FID的動(dòng)態(tài)范圍很小；而CCS原則上可以利用探測器的全部動(dòng)態(tài)范圍。
圖2 短脈沖CCS與其他雙梳技術(shù)在檢測效率、帶寬、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍方面的對(duì)比[1]
為了在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證中紅外CCS，作者測量了大氣中的
（4.25 μm附近）。圖3（a）為干涉圖截圖，圖3（b）為某一段干涉圖的放大圖，圖3（c）和圖3（d）分別為中心聚集部分和FID部分的放大圖。實(shí)驗(yàn)測量得到的信噪比比最新的EOS工作多了四倍以上、上轉(zhuǎn)換效率比最近的連續(xù)波上轉(zhuǎn)換DCS工作高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。圖3（e）是對(duì)498個(gè)連續(xù)干涉圖進(jìn)行傅里葉變換得到的頻域結(jié)果，無樣品情況下頻譜的平均信噪比為28.9。圖3（f）展示了分子吸收光譜的測量、理論和擬合結(jié)果。
圖3
的CCS實(shí)驗(yàn)結(jié)果[1]
圖4對(duì)比了四種基于雙梳的中紅外光譜技術(shù)（DCS、連續(xù)波DCS、EOS和CCS）的基本原理和特點(diǎn)。實(shí)際上，CCS可被認(rèn)為是頻率轉(zhuǎn)換雙光梳的一般形式。連續(xù)波DCS和EOS本質(zhì)上是CCS的兩種特殊情況：前者是將本地光梳換成連續(xù)光，后者是用一個(gè)光梳同時(shí)發(fā)揮本地和讀取兩個(gè)光梳的作用。與直接的中紅外DCS相比，CCS不需要第二個(gè)中紅外光梳，也不需要中紅外探測器，規(guī)避了中紅外檢測器性能較差這一問題
