32通道光纤阵列式高灵敏飞秒激光光谱分析仪

摘要：

针对飞秒激光光谱学研究中对微弱光信号的多通道光谱分析的需求,提出了一种32通道光纤阵列锁相放大光谱分析仪(OSA)设计方案.32通道光纤阵列用于传输线型分布光谱信号,经光电探测器(PD)转换的电信号由32通道同步数字锁相放大器进行处理.基于现场可编程门阵列(FPGA)设计的32通道同步数字锁相放大器,实现了各路独立的微弱光谱信号同时检测功能.针对飞秒激光光谱测量中重复频率为1 kHz的强干扰,设计1 kHz陷波器,提高信号测量的动态范围.设计的OSA的测量光谱范围为400～1100 nm,通道光谱间隔为4 nm.实验结果表明:32通道光纤阵列OSA的通道隔离度大于80 dB,输入光噪声密度为37.9 fW//√Hz,各通道极限检测灵敏度可达18.9 fW,动态储备达到120 dB.应用于飞秒时间分辨荧光光谱测量,对超荧光干扰抑制效果明显,同时极大地提高了测量灵敏度并缩短动力学测量时间至6 min.本文实现的OSA具有灵敏度高、体积小和性价比高等优点,适用于对微弱光谱信号的高灵敏与快速检测分析.

关键词：光纤阵列、光谱分析仪(OSA)、锁相放大器、多通道同步检测、飞秒时间分辨光谱

所属期刊栏目：26

分类号：TP731;TN911.8(遥感技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2015-03-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：116-121