CZ309439B6 - Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy - Google Patents
Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309439B6 CZ309439B6 CZ2009-274A CZ2009274A CZ309439B6 CZ 309439 B6 CZ309439 B6 CZ 309439B6 CZ 2009274 A CZ2009274 A CZ 2009274A CZ 309439 B6 CZ309439 B6 CZ 309439B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- interferometer
- comb
- frequency comb
- frequency
- interferogram
- Prior art date
Links
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 title description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000013383 initial experiment Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 108091028140 FREP Proteins 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000000180 cavity ring-down spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/45—Interferometric spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Fourierova spektroskopie s rozlišením zubů frekvenčního hřebeneFrequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká metody přesné spektroskopie - měření optických vlastností látek/prostředí v závislosti na vlnové délce/frekvenci. Takto změřené vlastnosti lze pak dále využít například pro chemickou nebo fýzikální analýzu.The invention relates to the method of precise spectroscopy - measuring the optical properties of substances/environments depending on the wavelength/frequency. The properties measured in this way can then be further used, for example, for chemical or physical analysis.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Fourierova spektroskopie je využívána pro přesná spektroskopická měření v širokém spektrálním rozsahu a s vysokým rozlišením, dynamický rozsah lze zvýšit kombinací různých délek kyvet nebo použitím různých koncentrací (tlaků plynů). Tradiční spektrometry využívají kontinuální širokopásmový zdroj záření, například speciální žárovku, nebo v poslední době i “bílé” kontinuum generované frekvenčně nestabilizovaným pulzním laserem. V takovém případě nastává maximum interference (největší kontrast interferenčních proužků) když jsou délky ramen interferometru vyvážené (ramena mají stejnou nebo podobnou optickou délku). Rozsah posuvu - délka zaznamenaného interferogramu je zvolena s ohledem na požadované rozlišení - čím delší rozsah, tím větší rozlišení. Spektrometr může být použit pro měření do něj navázaného záření a poté i pro měření změn tohoto spektra způsobených optickým prostředím (vzorkem) vloženým před, do nebo za interferometr.Fourier spectroscopy is used for accurate spectroscopic measurements in a wide spectral range and with high resolution, the dynamic range can be increased by combining different cuvette lengths or using different concentrations (gas pressures). Traditional spectrometers use a continuous broadband radiation source, for example a special light bulb, or more recently a "white" continuum generated by a frequency-unstabilized pulsed laser. In such a case, the maximum interference (the greatest contrast of the interference fringes) occurs when the lengths of the arms of the interferometer are balanced (the arms have the same or similar optical length). Shift range - the length of the recorded interferogram is chosen with regard to the required resolution - the longer the range, the greater the resolution. The spectrometer can be used to measure the radiation bound to it and then also to measure the changes in this spectrum caused by the optical environment (sample) inserted before, in or behind the interferometer.
Generace stabilizovaného hřebene (optických) frekvencí [1] je široce využívána pro přesná měření frekvencí [2] [3] a pro generaci ultrakrátkých světelných/elektromagnetických pulzů [4]. Použití tohoto hřebene frekvencí pro přímou spektroskopii bylo demonstrováno s využitím difrakčních spektrometrů pro lasery s vysokou opakovači frekvencí [5] nebo pomocí spektrometru s vysokým rozlišením pro i pro lasery s nízkou opakovači frekvencí (hustými zuby) [6] [7]. Další varianty spektroskopie s využitím frekvenčního hřebene jsou „cavity ring down spectroscopy“ (měření doby „doznívání“ světla obíhajícího v rezonátoru) [8] nebo vláknový interferometr s vláknovou Braggovou mřížkou [9].Stabilized (optical) frequency comb generation [1] is widely used for precise frequency measurements [2] [3] and for the generation of ultrashort light/electromagnetic pulses [4]. The use of this frequency comb for direct spectroscopy has been demonstrated using diffraction spectrometers for high repetition rate lasers [5] or using a high resolution spectrometer for both low repetition rate (dense tooth) lasers [6] [7]. Other variants of spectroscopy using a frequency comb are "cavity ring down spectroscopy" (measurement of the "decay" time of light circulating in a resonator) [8] or a fiber interferometer with a fiber Bragg grating [9].
Fourierova spektroskopie se dvěma frekvenčními hřebeny je popsána v [10],Fourier spectroscopy with two frequency combs is described in [10],
Fourierův spektrometr s frekvenčním hřebenem (nejpodobnější tomu popsanému v tomto vynálezu) byl zveřejněn v [11].A frequency comb Fourier spectrometer (most similar to that described in this invention) was published in [11].
Koherence (interference) různých pulzů vlaku generovaného laserem - frekvenčním hřebenem byla několikrát demonstrována ve vakuu a ve vzduchu [12],[13],[14], přesná a rychlá detekce proužků pro odlišné délky ramen interferometru ve vzduchu byla navržena a do jisté míry realizována v [15], tamtéž byly navrženy a demonstrovány i přivedení záření hřebene pomocí (dispersního) optického vlákna a Fourierova transformace (včetně vyhodnocení fáze) pro kratší rozsahy posuvu (nízké spektrální rozlišení).Coherence (interference) of different pulses of a train generated by a laser - frequency comb has been demonstrated several times in vacuum and in air [12],[13],[14], accurate and fast detection of fringes for different arm lengths of the interferometer in air has been proposed and to some extent implemented in [15], the introduction of ridge radiation using a (dispersive) optical fiber and Fourier transformation (including phase evaluation) for shorter displacement ranges (low spectral resolution) were also proposed and demonstrated there.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry Fourierova spektroskopie s rozlišením zubů frekvenčního hřebene, jejíž podstata jev tom, že záření frekvenčního hřebene je navázáno do interferometru a interferogram je detekován jako řada vzorků signálu výstupu interferometru po interval dostatečně dlouhý, tak aby obsahoval interferenční signál odpovídající vzdálenosti nebo zpoždění alespoň dvou po sobě následujících pulzů frekvenčního hřebene, přičemž proměnlivé zpoždění je zajištěno buď měnící se optickou délkou ramene nebo ramen interferometru neboThe aforementioned disadvantages are removed to a large extent by Fourier spectroscopy with resolution of the teeth of the frequency comb, the essence of which is that the radiation of the frequency comb is coupled into the interferometer and the interferogram is detected as a series of samples of the interferometer output signal for an interval long enough to contain an interference signal corresponding to the distance or delay of at least two consecutive pulses of the frequency comb, the variable delay being provided either by varying the optical length of the interferometer arm or arms or
- 1 CZ 309439 B6 měnící se opakovači frekvencí nebo vzdáleností pulzů hřebene a výsledný interferogram je zpracován Fourierovou transformací.- 1 CZ 309439 B6 repeaters varying the frequency or spacing of the ridge pulses and the resulting interferogram is processed by Fourier transformation.
Předmětem řešení je metoda měření - varianta interferometrické spektroskopie, která spočívá ve využití záření generátoru hřebene optických frekvencí a detekci při posuvu přes interval delší než vzdálenost mezi následujícími pulzy frekvenčního hřebene. Umožňuje po Fourierově transformaci rozlišit jednotlivé složky (zuby) frekvenčního hřebene. Přesná znalost frekvence zubů umožňuje zvýšit přesnost určení frekvence a vlnové délky spektrálních vlastností měřených interferometrem. Použití stabilizovaného frekvenčního hřebene dovoluje provést měření s velmi rozdílnými délkami ramen interferometru, což přináší zesílení měřených fázových poměrů (prošlých zubů hřebene) a zvýšení citlivosti měření oproti měření s přibližně stejnými délkami ramen interferometru, které jsou nutné při měření s kontinuálním zářením.The subject of the solution is the measurement method - a variant of interferometric spectroscopy, which consists in using the radiation of the generator of the optical frequency comb and detection when moving through an interval longer than the distance between the following pulses of the frequency comb. It makes it possible to distinguish the individual components (teeth) of the frequency comb after the Fourier transformation. Accurate knowledge of the frequency of the teeth makes it possible to increase the accuracy of determining the frequency and wavelength of the spectral properties measured by the interferometer. The use of a stabilized frequency comb allows measurements to be made with very different lengths of the interferometer arms, which brings about an amplification of the measured phase ratios (passed comb teeth) and an increase in the sensitivity of the measurement compared to measurements with approximately the same lengths of the interferometer arms, which are necessary in measurements with continuous radiation.
Hlavní rozdíly postupu podle vynálezu od metody popsané v [11] jsou:The main differences of the procedure according to the invention from the method described in [11] are:
- rozlišení zubů hřebene díky delšímu posuvu/záznamu a níže popsanému způsobu vyhodnocení), - možnost umístit vzorek do interferometru pro zvýšení citlivosti měření fáze/disperze, - jiný způsob detekce (fázově citlivé/lock-in detektory nejsou třeba),- the resolution of the teeth of the comb thanks to the longer shift/recording and the evaluation method described below), - the possibility to place the sample in the interferometer to increase the sensitivity of the phase/dispersion measurement, - another method of detection (phase-sensitive/lock-in detectors are not needed),
- v [11] se předpokládá nulová disperze (vakuum) a dokonalá kompenzace disperze (všechny vlnové délky jsou u nulového interferogramu ve fázi), ale u spektrometru podle vynálezu jsou zpracovány reálné hodnoty- in [11], zero dispersion (vacuum) and perfect dispersion compensation are assumed (all wavelengths are in phase for a zero interferogram), but real values are processed in the spectrometer according to the invention
Postup podle vynálezu kombinuje výhody výše uvedených dosavadních technik a přináší novou kvalitu citlivých fázových měření.The procedure according to the invention combines the advantages of the above-mentioned existing techniques and brings a new quality of sensitive phase measurements.
Výhody oproti difrakčním spektrometrům, včetně těch se zářením frekvenčního hřebene, jsou především:The advantages over diffraction spectrometers, including those with frequency comb radiation, are mainly:
- současná detekce širokého spektra, například milionů zubů hřebene - prakticky celého spektrálního rozsahu, který je navázán do interferometru a spadá do rozsahu citlivosti detektoru/detektorů,- simultaneous detection of a wide spectrum, for example millions of comb teeth - practically the entire spectral range, which is connected to the interferometer and falls within the sensitivity range of the detector/detectors,
- možnost měřit fázový vliv vzorku navíc k amplitudovému vlivu - absorpci nebo jiné interakci, - měřit přesně vlnovou délku jednotlivých zubů (o známé frekvenci) a získat tak informaci o disperzi (závislosti indexu lomu na vlnové délce) nebo absolutní hodnotě indexu lomu, pokud jsou porovnány výsledky měření ve vakuu a v testovaném prostředí.- the possibility to measure the phase effect of the sample in addition to the amplitude effect - absorption or other interaction, - to accurately measure the wavelength of individual teeth (of a known frequency) and thus obtain information about the dispersion (dependency of the refractive index on the wavelength) or the absolute value of the refractive index, if they are compared the results of measurements in vacuum and in the tested environment.
Hlavní výhody oproti Fourierovu spektrometru s kontinuálním zdrojem záření jsou především:The main advantages compared to a Fourier spectrometer with a continuous radiation source are mainly:
- možnost provést měření s velmi rozdílnými délky ramen interferometru, protože interferogram se objeví v okolí každého celočíselného násobku vzdálenosti mezi pulzy. Tato vlastnost je užitečná například při detekci slabých absorpčních čar nebo měření vzorků s nízkým tlakem (méně ovlivněných tlakovým rozšířením),- the possibility to perform measurements with very different lengths of the interferometer arms, because the interferogram appears in the vicinity of each integer multiple of the distance between the pulses. This property is useful, for example, in detecting weak absorption lines or measuring low-pressure samples (less affected by pressure broadening),
- rozlišení jednotlivých zubů hřebene, vedoucí k přesnému přiřazení frekvence k zjištěným spektrálním charakteristikám.- the resolution of individual teeth of the comb, leading to the exact assignment of frequency to the detected spectral characteristics.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Obr. 1 je schéma jednoho z možných uspořádání interferometru/spektrometru.Giant. 1 is a diagram of one possible interferometer/spectrometer arrangement.
Obr. 2 je ukázka výsledku měření prošlého amplitudového spektra (červená křivka) a spektrální propustnosti (černá).Giant. 2 is an example of the measurement result of the past amplitude spectrum (red curve) and spectral transmittance (black).
Obr. 3 je detail spektrální propustnosti z obrázku 2.Giant. 3 is a detail of the spectral transmittance from Figure 2.
-2CZ 309439 B6-2CZ 309439 B6
Obr. 4 je ukázka změřeného fázového spektra.Giant. 4 is an example of the measured phase spectrum.
Obr. 5 je ukázka změřené disperze vzduchu.Giant. 5 is an example of measured air dispersion.
Obr. 6 je detail obrázku 5.Giant. 6 is a detail of Figure 5.
Obr. 7 je ukázka změřené propustnosti jódových par - rotačně vibrační spektrální čáry.Giant. 7 is an example of the measured permeability of iodine vapors - rotationally vibrating spectral lines.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Na obr. 1 je možné schéma uspořádání interferometru/spektrometru. Pravidelný vlak (sled) pulzů laseru 1 generujícího hřeben frekvencí prochází kolimátorem 2, který může obsahovat standardní (disperzní) optické vlákno, protože prodloužení (chirp) pulzu není důležité, pokud je stabilní v čase [15], Kolimátor by měl být achromatický, výhodná je kombinace polarizaci zachovávajícího optického vlákna a parabolického zrcadla. Kolimovaný svazek je rozdělen děličem 3 do dvou ramen interferometru. Každá část je odražena zpět zrcadlem nebo koutovým odražečem 4 a 5 a obě jsou opět sloučeny do výstupního svazku (svazků) který je dekován fotodetektorem 6. Je možné použít dva detektory v diferenciálním zapojení jako v[ll]. Podélná poloha (jednoho z) zrcadel nebo koutových odražečů je měněna pomocí posuvu 9 nebo 9\ Interferometr nebo jeho část (posuv s odražečem) může být umístěn ve vakuu nebo nádobě naplněné prostředím, které je zkoumáno. Vzdálenost 7 mezi následujícími pulzy frekvenčního hřebene označíme lp.p. Maximální interferenční signál (balíček proužků) je detekován, když je rozdíl drah v ramenech interferometru blízký celistvému násobku lp.p.Fig. 1 shows a possible schematic of the interferometer/spectrometer arrangement. A regular train (sequence) of pulses of a laser 1 generating a frequency comb passes through a collimator 2, which can contain a standard (dispersive) optical fiber, since the extension (chirp) of the pulse is not important if it is stable in time [15], The collimator should be achromatic, advantageous is a combination of a polarization preserving optical fiber and a parabolic mirror. The collimated beam is divided by a divider 3 into two arms of the interferometer. Each part is reflected back by a mirror or corner reflector 4 and 5, and both are combined again into the output beam(s) which is detected by photodetector 6. It is possible to use two detectors in a differential connection as in [ll]. The longitudinal position of (one of) the mirrors or corner reflectors is changed using a slide 9 or 9\ The interferometer or part of it (a slide with a reflector) can be placed in a vacuum or a container filled with the medium being investigated. We denote the distance 7 between the following pulses of the frequency comb l p . p . The maximum interference signal (packet of fringes) is detected when the path difference in the arms of the interferometer is close to an integral multiple of l p . p .
Je-li posuv prováděn ve vakuu, je detekovaný interferogram dokonale periodický (až na vliv případné ne-nulové offsetové frekvence hřebene a nežádoucí vliv difrakce a chyby kolimace) balíčky proužků se opakují, když je poloha odražeče posunuta o lp.p/2. Interferogram je zaznamenán jako závislost detekovaného signálu na poloze posuvu. Fourierova transformace interferogramu dává spektrum záření navázaného do interferometru. Spektrum je spojité, pokud je zpracován jen jeden balíček doplněný nulami do nekonečna. Pokud je absorpční prostředí (vzorek) vloženo před nebo za interferometr, nebo absorpční/disperzní prostředí vloženo do (jednoho z ramen) interferometru, interferogram se změní. Spektrální amplitudy nebo fáze získané Fourierovou transformací interferogramu se liší od původního o absorbovanou část/získaný fázový posuv.If the shift is carried out in vacuum, the detected interferogram is perfectly periodic (except for the effect of any non-zero offset frequency of the ridge and the unwanted effect of diffraction and collimation error) the fringe packets are repeated when the position of the reflector is shifted ol p . p /2. The interferogram is recorded as the dependence of the detected signal on the displacement position. The Fourier transform of the interferogram gives the spectrum of the radiation coupled into the interferometer. The spectrum is continuous if only one packet is processed, padded with zeros to infinity. If an absorption medium (sample) is inserted before or behind the interferometer, or an absorption/dispersion medium is inserted into (one of the arms of) the interferometer, the interferogram will change. The spectral amplitudes or phases obtained by the Fourier transform of the interferogram differ from the original one by the absorbed part/obtained phase shift.
Je-li zaznamenán a zpracován delší interferogram - obsahující dva nebo více pulzů (odpovídající posuvu odražeče o více než 1^2), pak spektrum získané Fourierovou transformací již ukazuje spektrální komponenty frekvenčního hřebene. Pro N balíčků je spektrální tvar I(x) detekovaného zubu ( sm(X - x) sm(x) (1) kde A je koeficient - konstanta pro jeden zub (daná intenzitou toho zubu a citlivostí detektoru pro frekvenci tohoto zubu), x je vlnově délková/frekvenční odchylka od středu zubu vyjádřená relativně k vzdálenosti zubů (pro frekvence x=2n(f-ft)/(2Frep)') pro 2 balíčky to vede ke tvaru shiX) |cos(x)| (2)If a longer interferogram is recorded and processed - containing two or more pulses (corresponding to the displacement of the reflector by more than 1^2), then the spectrum obtained by Fourier transformation already shows the spectral components of the frequency crest. For N packages, the spectral shape I(x) of the detected tooth is ( sm(X - x) sm(x) (1) where A is the coefficient - constant for one tooth (given by the intensity of that tooth and the sensitivity of the detector for the frequency of this tooth), x is the wavelength/frequency deviation from the tooth center expressed relative to the tooth spacing (for frequencies x=2n(f-ft)/(2F rep )') for 2 packs this leads to the form shiX) |cos(x)| (2)
-3 CZ 309439 B6-3 CZ 309439 B6
Je třeba zajistit dostatečnou přesnost vzorkování. Je třeba dbát zvláště na:Sufficient sampling accuracy must be ensured. Particular attention should be paid to:
- vzorky musí být dostatečně husté v prostoru - více než dva na nejkratší vlnovou délku, která má být vyhodnocena,- the samples must be sufficiently dense in space - more than two for the shortest wavelength to be evaluated,
- prostorová poloha každého vzorku musí být známa s dostatečnou přesností (lepší než polovina nejkratší vlnové délky, která má být vyhodnocena),- the spatial position of each sample must be known with sufficient accuracy (better than half of the shortest wavelength to be evaluated),
- dynamický rozsah detektoru a AD převodníku by měl být co největší a stabilita výkonu a spektra frekvenčního hřebene co nej lepší.- the dynamic range of the detector and the AD converter should be as large as possible, and the stability of the performance and spectrum of the frequency comb should be as good as possible.
Během úvodních experimentů jsme použili komerční titan: safírový femtosekundový frekvenční hřeben se střední vlnovou délkou -800 nm, opakovači frekvencí Frep = 197,28 MHz (4p~l,52m), offsetovou frekvencí 20 MHz, přivedení záření do interferometru 10 m dlouhým polarizaci zachovávajícím jedno vidovým vláknem (pro 600 až 900) nm, nepolarizační dělič svazku (-50:50 u 800 nm), průměr svazku asi 2 mm, zlatém pokryté duté koutové odražeče. Pomocný frekvenčně stabilizovaný He-Ne laser 633 nm byl navázán do interferometru rovnoběžně se svazkem hřebene (ale prostorově odděleně).During initial experiments, we used a commercial titanium: sapphire femtosecond frequency comb with a center wavelength of -800 nm, repeater frequency Frep = 197.28 MHz (4p~1.52m), offset frequency 20 MHz, feeding the radiation into a 10 m long polarization-preserving interferometer single-mode fiber (for 600 to 900) nm, non-polarizing beam splitter (-50:50 at 800 nm), beam diameter about 2 mm, gold-plated hollow corner reflectors. An auxiliary frequency-stabilized 633 nm He-Ne laser was coupled into the interferometer parallel to the comb beam (but spatially separated).
Výstupní svazky obou laserů (hřebene a kontinuálního laseru) byly detekovány křemíkovými fotodiodami (s pásmem -1Hz až >200kHz) a signály těchto detektorů byly digitalizovány a uloženy (AD převod 2 x 24bit x ~60kS/s). Posuv přes ~0,8m (>lPP/2, l,5m=l lpp by byl výhodnější) byl prováděn pomocí motorizované optické lavice s krokovým motorem (s potlačením vibrací pomocí kombinace setrvačníku, nastavení vhodného výkonu a rychlosti) rychlostí 2,5 mm/s, tedy během 5,5 minutového posuvu přes 825 mm bylo zaznamenáno přibližně 20 milionů párů vzorků vzdálených od sebe -40 nm a uloženo synchronně pro oba kanály/detektory (přibližně 8 vzorků na proužek 633nm).The output beams of both lasers (comb and continuous laser) were detected by silicon photodiodes (with a bandwidth of -1Hz to >200kHz) and the signals of these detectors were digitized and stored (AD conversion 2 x 24bit x ~60kS/s). Traversing over ~0.8m (>l PP /2, l.5m=ll pp would be more advantageous) was performed using a motorized optical bench with a stepper motor (with vibration suppression using a flywheel combination, suitable power and speed settings) at a speed of 2.5 mm/s, i.e. during a 5.5 minute sweep over 825 mm, approximately 20 million pairs of samples spaced -40 nm apart were recorded and stored synchronously for both channels/detectors (approximately 8 samples per 633nm strip).
Změřená data byla zpracována následujícím způsobem:The measured data was processed as follows:
- u obou kanálů byly odfiltrovány vlnové délky kratší něž -300 nm a delší než -1600 nm pomocí Fourierovy transformace tam a zpět,- for both channels, wavelengths shorter than -300 nm and longer than -1600 nm were filtered out using a back-and-forth Fourier transformation,
- data kanálu hřebene byla linearizována převzorkováním (tak aby nové vzorky byly ekvidistantní v prostoru) s pomocí signálu druhého kanálu (pomocného lasem),- the comb channel data was linearized by resampling (so that the new samples are equidistant in space) with the help of the second channel signal (assisted by lasso),
- vlnové balíčky odpovídající možným nežádoucím odrazům byly utlumeny vynásobením hladkou funkcí (přecházející do hodnoty 1 dále od středu nežádoucího balíčku proužků),- wave packets corresponding to possible unwanted reflections were attenuated by multiplying with a smooth function (going to the value of 1 further from the center of the unwanted fringe packet),
- převzorkovaná data byla zpracována rychlou Fourierovou transformací (např. FFTW [16]) a výsledné amplitudy a fáze uloženy. Fourierova transformace může být provedena v několika variantách - pro různě dlouhé “části” detekovaného interferogramu, o interval zahrnující jeden balíček a zvolenou délku až do lpp/2. Intervaly stejné délky obsahují první a druhý balíček a jejich amplitudová a fázová spektra mohou být porovnána, o celý záznam doplněný nulami pro získání delšího interferogramu (délky více než 3/2 lpp) umožňující jemnější rozlišení výsledků Fourierovy transformace. Tento interferogram je potom zpracován, jak je uvedeno výše pro rozlišení jednotlivých zubů hřebene rychlou Fourierovou transformací. Nebyl-li posuv proveden ve vakuu, disperze způsobí, že prostorové frekvence zubů hřebene již nejsou ekvidistantní a tedy „nezapadají“ do frekvencí spočítaných Fourierovou transformací interferogramu. Amplituda a vlnová délka každého zubu pak může být určena fítováním profilu podle vztahu (1) nebo (2) na výsledky diskrétní Fourierovy transformace.- the resampled data were processed by a fast Fourier transform (e.g. FFTW [16]) and the resulting amplitudes and phases were saved. The Fourier transformation can be performed in several variants - for different length "parts" of the detected interferogram, by an interval including one packet and a selected length up to l pp /2. Intervals of the same length comprise the first and second packages and their amplitude and phase spectra can be compared, with the entire record padded with zeros to obtain a longer interferogram (longer than 3/2 l pp ) allowing finer resolution of the Fourier transform results. This interferogram is then processed as mentioned above to distinguish individual comb teeth by fast Fourier transformation. If the displacement was not carried out in a vacuum, the dispersion will cause the spatial frequencies of the comb teeth to no longer be equidistant and thus do not "fit" into the frequencies calculated by the Fourier transform of the interferogram. The amplitude and wavelength of each tooth can then be determined by fitting the profile according to relation (1) or (2) to the results of the discrete Fourier transform.
Měření a zpracování je opakováno pro různé podmínky, například změněnou délku ramene interferometrru jiný tlak/koncentraci vzorku a podobně a výsledky jsou porovnány pro vyhodnocení vlivu provedené změny.The measurement and processing is repeated for different conditions, for example, changed interferometer arm length, different sample pressure/concentration, etc., and the results are compared to evaluate the effect of the change made.
Úzké prostorově oddělené svazky použité při úvodních experimentech mohou být nahrazeny širokým svazkem ve kterém se společně šíří záření hřebene a pomocného kontinuálního laseru.The narrow spatially separated beams used in the initial experiments can be replaced by a wide beam in which the radiation of the comb and the auxiliary continuum laser propagates together.
-4CZ 309439 B6-4CZ 309439 B6
Obě záření mohou být sloučena před interferometrem/kolimátorem pomocí dichroického zrcadla a na výstupu interferometru stejným způsobem rozděleny do příslušných detektorů.Both radiations can be combined in front of the interferometer/collimator by means of a dichroic mirror and divided into the respective detectors at the output of the interferometer in the same way.
Příklad 1 Měření absorpce a disperze vzduchuExample 1 Measurement of air absorption and dispersion
Výše popsané uspořádání (obr. 1) je použito ve vzduchu bez kyvety nebo dalších vzorků.The arrangement described above (Fig. 1) is used in air without a cuvette or other samples.
Nepolarizační dělič (-50% u 800 nm, na podložce s klínem 30’) vnáší disperzi (rozdíl disperze) mezi rameny díky konečné tloušťce skleněné podložky. Tento rozdíl je přibližně kompenzován vložením nepokryté podložky ze stejného skla a se stejným klínem do příslušného ramene interferometru (klíny jsou orientovány proti sobě pro kompenzaci úhlových odchylek různých vlnových délek. Dokonalá kompenzace není nutná, protože zbytkový fázový rozdíl pro každou vlnovou délku je vyhodnocen pomocí Fourierovy transformace referenčního (nulového) interferogramu a odečten od zjištěného fázového rozdílu pro další polohy (interferogramy). Obdobně amplituda prošlého spektra balíčku proužků pro určité posunutí je vydělena spektrem získaným z balíčku proužků referenčního (nulového) interferogramu pro určení propustnosti vzduchu odpovídající danému posunutí (délce dráhy ve vzduchu rovné dvojnásobku tohoto posunutí).A non-polarizing splitter (-50% at 800 nm, on a 30' wedge pad) introduces dispersion (dispersion difference) between arms due to the finite thickness of the glass pad. This difference is approximately compensated for by inserting an uncoated pad of the same glass and with the same wedge into the respective arm of the interferometer (the wedges are oriented against each other to compensate for the angular deviations of the different wavelengths. Perfect compensation is not necessary because the residual phase difference for each wavelength is evaluated using the Fourier transformation of the reference (zero) interferogram and subtracted from the detected phase difference for other positions (interferograms). Similarly, the amplitude of the passed spectrum of the fringe package for a certain displacement is divided by the spectrum obtained from the fringe package of the reference (zero) interferogram to determine the air permeability corresponding to the given displacement (path length in air equal to twice this displacement).
Měření - posuv o více než lp.p - bylo opakováno několikrát pro různé vzdálenosti: nejprve v rozsahu pokrývajícím nultý a první balíček, poté v rozsahu pokrývajícím čtvrtý a pátý balíček. Změřená data byla zpracována jak pro kratší posuvy (neumožňující rozlišení zubů) tak pro celé sady dat (doplněné nulami, pro rozlišení zubů).Measurement - displacement by more than l p . p - was repeated several times for different distances: first in the range covering the zero and first packages, then in the range covering the fourth and fifth packages. The measured data were processed both for shorter displacements (not allowing teeth to be distinguished) and for entire data sets (completed with zeros, to distinguish teeth).
Na obr. 2 je ukázka prošlého spektra (červená křivka, 10) a propustnosti (tmavě modrá, 11). Dopplerovsky a tlakově rozšířené absorpční čáry O2 (-760 až -765) nm se špičkovou absorpcí asi 10% jsou jasně detekovány. V grafů je ve spektrálním rozsahu (725 až 885) nm 370 000 bodů zubů hřebene, průměrný výkon je asi čtvrt mikrowattu na zub.Fig. 2 shows an example of the passed spectrum (red curve, 10) and transmittance (dark blue, 11). Doppler and pressure broadened absorption lines of O2 (-760 to -765) nm with a peak absorption of about 10% are clearly detected. In the graphs, there are 370,000 points of comb teeth in the spectral range (725 to 885) nm, the average power is about a quarter of a microwatt per tooth.
Absorpce kyslíku (detail obr. 2; s 2500 body zubu hřebene) je ukázána v obr. 3, spektrální fáze (fázový posuv způsobený interakcí s kyslíkem) v obr. 4 (zatím nekorigovaný na spektrální fázi nultého interferogramu). Amplitudový šum jednoho měření (bez jakéhokoliv průměrování) byl během úvodních experimentů v optimu (spektrální oblasti kde je výkon laseru dostatečně velký) pod 0,5%, srovnatelný s výsledky popsanými pro lock-in detekci v [11]. Spektrální fáze (obr. 4) ostře ukazuje polohy středu čar. Frekvenční vzdálenost mezi absorpčními čarami může být přesně určena spočítáním počtu zubů mezi středy těchto čar (celistvého i necelého násobku opakovači frekvence). Je-li absolutní frekvence jedné (referenční) absorpční čáry brána jako známá, mohou být tímto způsobem určeny i absolutní frekvence ostatních. Pokud taková reference není k dispozici, může být do interferometru navázáno záření (absolutně změřeného) frekvenčně stabilizovaného laseru (vlnové délky spadající do spektrální oblasti hřebene a detektoru) a použito jako reference pro identifikaci čísla zubu hřebene.The oxygen absorption (detail of Fig. 2; with 2500 comb tooth points) is shown in Fig. 3, the spectral phase (phase shift caused by the interaction with oxygen) in Fig. 4 (not yet corrected for the spectral phase of the zero interferogram). The amplitude noise of a single measurement (without any averaging) was below 0.5% during initial experiments in the optimum (spectral region where the laser power is large enough), comparable to the results described for lock-in detection in [11]. The spectral phase (Fig. 4) clearly shows the positions of the center of the lines. The frequency distance between absorption lines can be precisely determined by counting the number of teeth between the centers of these lines (integer and non-integer multiples of the repeater frequency). If the absolute frequency of one (reference) absorption line is taken as known, the absolute frequencies of the others can also be determined in this way. If such a reference is not available, radiation from an (absolutely measured) frequency-stabilized laser (wavelengths falling within the spectral region of the comb and detector) can be coupled into the interferometer and used as a reference to identify the tooth number of the comb.
Spektrometr vlastně měří vlnové délky (ve vzduchu nebo v jiném prostředí, ve kterém je prováděn posuv) - jako poměr k vlnové délce reference - v našem případě stabilizovaného laseru 633 nm, referenční absorpční čáry nebo dalšího pomocného laseru. Je-li frekvence každého zubu identifikována (tedy velice dobře známa - s nejistotou generátoru hřebene) a jeho vlnová délka změřena, disperze může být určena jako poměr indexu lomu η(λ) a indexu lomu reference nref.The spectrometer actually measures wavelengths (in air or in another environment in which displacement is carried out) - as a ratio to the wavelength of a reference - in our case a stabilized 633 nm laser, a reference absorption line or another auxiliary laser. If the frequency of each tooth is identified (ie very well known - with the uncertainty of the comb generator) and its wavelength measured, the dispersion can be determined as the ratio of the refractive index η(λ) to the refractive index of the reference n re f.
(3)(3)
-5CZ 309439 B6-5CZ 309439 B6
Příklad disperze vzduchu vyhodnocené tímto způsobem j e na obr. 5. Rozsah svislé osy j e asi 5 χ 10-7 rel. (v grafu obr. 5 je vynesen n(Z)/nref -1 v [ppm]), detekční šum při předběžném experimentu byl menší než 1 χ 10-9 rel.. Detail měřené disperze v okolí absorpčních čar kyslíku O2 je na obrázku obr. 6 (na vodorovné ose vlnová délka v [nm], na svislé index lomu - 1 v [ppm]). Zobrazena jsou hrubá data 2848 zubů, dílek svislé osy 0,5 ppb, přibližně rovný citlivosti měření (odpovídající zpoždění 0,5 nm/m nebo 1,7 attosekundy, nebo relativní přesnosti měření vzdálenosti vlnových délek sousedních zubů hřebene 1/500. Ve vakuu by to odpovídalo nejistotě určení frekvence zubu interferometrem 390 kHz (odchylky polohy/vzdálenost zubů = 390 kHz /Frep 200 MHz).An example of air dispersion evaluated in this way is shown in Fig. 5. The range of the vertical axis is about 5 χ 10 -7 rel. (in the graph of Fig. 5 n(Z)/n re f -1 is plotted in [ppm]), the detection noise in the preliminary experiment was less than 1 χ 10 -9 rel.. The detail of the measured dispersion in the vicinity of the absorption lines of oxygen O2 is in Fig. 6 (horizontal axis wavelength in [nm], vertical refractive index - 1 in [ppm]). Raw data of 2848 teeth are shown, vertical axis division 0.5 ppb, approximately equal to the measurement sensitivity (corresponding to a delay of 0.5 nm/m or 1.7 attoseconds, or a relative accuracy of measuring the wavelength distance of adjacent comb teeth of 1/500. In vacuum this would correspond to the uncertainty of determining the tooth frequency with an interferometer of 390 kHz (position deviations/tooth spacing = 390 kHz /Frep 200 MHz).
Celková nejistota byla při úvodních experimentech omezena chromatickou vadou kolimátoru. Se správně nastaveným achromatickým kolimátorem bude nejistota dána kombinací příspěvků difrakce, deformací tvaru vlnoplochy optickými prvky, výkonovou stabilitou navázaného záření, šumem detekce homogenitou a stabilitou měřeného indexu lomu (podél dráhy posuvu).The total uncertainty was limited by the chromatic aberration of the collimator in the initial experiments. With a properly adjusted achromatic collimator, the uncertainty will be given by a combination of diffraction contributions, wavefront shape distortion by optical elements, power stability of the coupled radiation, detection noise by homogeneity, and stability of the measured refractive index (along the travel path).
Příklad 2 spektrum jóduExample 2 spectrum of iodine
Pro testovací měření spektra par jódu jsme umístili 50 cm dlouhou jódovou kyvetu do měřicího ramene interferometru/spektrometru. Spektrum záření fs hřebene frekvencí bylo pro tento účel rozšířeno fotonickým mikrostruktumím vláknem tak aby obsahovalo pásmo zelených vlnových délek. Toto záření bylo přivedeno do spektrometru standardním polarizaci zachovávajícím vláknem a kolimováno jako v experimentu 1 (paprsky hřebene i pomocného laseru prochází kyvetou dvakrát). Posuv byl prováděn přes interval rozdílu délek drah ramen interferometru (1 *lpp, 2*lPP), interferogramy byly zaznamenány a zpracovány jako v příkladu 1. Měření bylo opakováno pro různé tlaky par jódu: ~1 Pa a ~20 Pa (nastavenými pomocí teploty prstu jódové kyvety). Absorpce/disperze molekul jódu může být zjištěna porovnáním poměru amplitudových spekter/rozdílu fázových spekter. Příklad výsledků (s dosud neoptimalizovaným uspořádáním a nastavením detektoru) je na obr. 7.For the test measurement of the iodine vapor spectrum, we placed a 50 cm long iodine cuvette in the measuring arm of the interferometer/spectrometer. For this purpose, the fs radiation spectrum of the frequency comb was expanded by a photonic microstructure fiber so that it contained a band of green wavelengths. This radiation was introduced into the spectrometer by a standard polarization-preserving fiber and collimated as in experiment 1 (beams from both the comb and the auxiliary laser pass through the cuvette twice). The shift was carried out over the interval of the difference in the lengths of the paths of the interferometer arms (1 *l pp , 2*l PP ), the interferograms were recorded and processed as in example 1. The measurement was repeated for different iodine vapor pressures: ~1 Pa and ~20 Pa (set using the temperature of the iodine cuvette finger). Absorption/dispersion of iodine molecules can be detected by comparing the ratio of amplitude spectra/difference of phase spectra. An example of the results (with a still unoptimized layout and detector settings) is shown in Fig. 7.
Rozbalení fáze je komplikovanější, když se fáze sousedních zubů výrazně mění v blízkosti silné absorpce nebo když je několik zubů absorbováno pod úroveň šumu detekce. Ale vysoká citlivost měření fáze/vlnové délky popsaná výše (1/500 vzdálenosti sousedních zubů) umožní navázání výsledků i když budou desítky zubů pod prahem detekce.Phase unwrapping is more complicated when the phase of adjacent teeth changes significantly near strong absorption or when several teeth are absorbed below the detection noise level. But the high sensitivity of the phase/wavelength measurement described above (1/500 of the distance between adjacent teeth) will allow the results to be established even if tens of teeth are below the detection threshold.
LiteraturaLiterature
[1] Holzwarth et al.: Generation of stabilized ultra-short pulzes and the use thereof for synthesizing optical frequencies, Patent No.: US 6,785.303 Bl.[1] Holzwarth et al.: Generation of stabilized ultra-short pulses and the use thereof for synthesizing optical frequencies, Patent No.: US 6,785,303 Bl.
[2] J. Reichert, M. Niering, R. Holzwarth, M. Weitz, Th. Údem, T.W. Hánsch, Phys. Rev. Lett. 84, 3232 (2000).[2] J. Reichert, M. Niering, R. Holzwarth, M. Weitz, Th. Udem, T.W. Hansch, Phys. Roar. Lett. 84, 3232 (2000).
[3] 3. D.J. Jones, S.A. Diddams, J.K. Ranka, A. Stentz, R.S. Windeler, J.L. Hall, S.T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).[3] 3. D.J. Jones, S.A. Diddams, J.K. Ranka, A. Stentz, R.S. Windeler, J.L. Hall, S.T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[4] T. Fuji, J. Rauschenberger, Ch. Gohle, A. ApoIonski, Th. Údem, V. S. Yakovlev, G. Tempea, T.W. Hánsch, and F. Krausz: Attosecond Control of Optical Waveforms, New Journal of Physics 7, 1-9 (2005).[4] T. Fuji, J. Rauschenberger, Ch. Gohle, A. ApoIonski, Th. Udem, V.S. Yakovlev, G. Tempea, T.W. Hánsch, and F. Krausz: Attosecond Control of Optical Waveforms, New Journal of Physics 7, 1-9 (2005).
[5] A. Bartels, D. Heinecke, and S. A. Diddams, Passively mode-locked 10 GHz femtosecond Ti:sapphire laser, Opt. Lett. 33, 1905-1907 (2008).[5] A. Bartels, D. Heinecke, and S.A. Diddams, Passively mode-locked 10 GHz femtosecond Ti:sapphire laser, Opt. Lett. 33, 1905-1907 (2008).
[6] Scott A. Diddams, Leo Hollberg & Vela Mbele Molecular fingerprinting with the resolved modes of a femtosecond laser frequency comb, Nature 445, 627-630 (8 February 2007) doi :10.103 8/nature05 524.[6] Scott A. Diddams, Leo Hollberg & Vela Mbele Molecular fingerprinting with the resolved modes of a femtosecond laser frequency comb, Nature 445, 627-630 (8 February 2007) doi :10.103 8/nature05 524.
[7] A. Bartels, R. Gebs, M. S. Kirchnerm, and S. A. Diddams, “Spectrally resolved optical frequency comb from a self-referenced 5 GHz femtosecond laser,” Opt. Lett. 32, 2553-2555 (2006).[7] A. Bartels, R. Gebs, M. S. Kirchnerm, and S. A. Diddams, “Spectrally resolved optical frequency comb from a self-referenced 5 GHz femtosecond laser,” Opt. Lett. 32, 2553-2555 (2006).
[8] Kamil Stelmaszczyk, Philipp Rohwetter, Martin Fechner, Manuel QueiBer, Adam Czyzewski, Tadeusz Stacewicz, and Ludger Wóste, Cavity Ring-Down Absorption Spectrography based on filament-generated supercontinuum light, Opt. Express 17, 3673-3678 (2009).[8] Kamil Stelmaszczyk, Philipp Rohwetter, Martin Fechner, Manuel QueiBer, Adam Czyzewski, Tadeusz Stacewicz, and Ludger Wóste, Cavity Ring-Down Absorption Spectrography based on filament-generated supercontinuum light, Opt. Express 17, 3673-3678 (2009).
-6CZ 309439 B6-6CZ 309439 B6
[9] C. E. Towers, D. P. Towers, D. T. Reid, W. N. MacPherson, R. R. J. Maier, and J. D. C. Jones, “Fiber interferometer for simultaneous multiwavelength phase measurement with a broadband femtosecond laser,” Opt. Lett. 29, 2722-2724 (2004).[9] C. E. Towers, D. P. Towers, D. T. Reid, W. N. MacPherson, R. R. J. Maier, and J. D. C. Jones, “Fiber interferometer for simultaneous multiwavelength phase measurement with a broadband femtosecond laser,” Opt. Lett. 29, 2722-2724 (2004).
[10] Albert Schliesser, Markus Brehm, Fritz Keilmann, and Daniel van der Weide, Frequency5 comb infrared spectrometer for rapid, remote chemical sensing, Opt. Express 13, 9029-9038 (2005) http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?URI=oe-13-22-9029.[10] Albert Schliesser, Markus Brehm, Fritz Keilmann, and Daniel van der Weide, Frequency5 comb infrared spectrometer for rapid, remote chemical sensing, Opt. Express 13, 9029-9038 (2005) http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?URI=oe-13-22-9029.
[11] J. Mandon et al., “Fourier transform spectroscopy with a frequency comb”, Nature Photon. 3, 99 (2009).[11] J. Mandon et al., “Fourier transform spectroscopy with a frequency comb”, Nature Photon. 3, 99 (2009).
[12] Jun Ye, Absolute measurement of a long, arbitrary distance to less than an optical fringe, io Opt. Lett. 29,1153-1155 (2004). http://www.opticsinfobase .org/abstract.cftn?URI=ol-29-10-1153.[12] Jun Ye, Absolute measurement of a long, arbitrary distance to less than an optical fringe, io Opt. Lett. 29,1153-1155 (2004). http://www.opticsinfobase .org/abstract.cftn?URI=ol-29-10-1153.
[13] J. Zhang, Z. H. Lu, and L. J. Wang, Precision measurement of the refractive index of carbon dioxide with a frequency comb, Opt. Lett. 32, 3212-3214 (2007).[13] J. Zhang, Z. H. Lu, and L. J. Wang, Precision measurement of the refractive index of carbon dioxide with a frequency comb, Opt. Lett. 32, 3212-3214 (2007).
http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=ol-32-21-3212.http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=ol-32-21-3212.
[14] M. Cui, R. N. Schouten, N. Bhattacharya, S. A. van den Berg, Experimental demonstration is of distance measurement with a femtosecond frequency comb laser, J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public. 3 08003 (2008). https://www.jeos.org/index.php/jeos rp/article/view/08003/246.[14] M. Cui, R.N. Schouten, N. Bhattacharya, S.A. van den Berg, Experimental demonstration is of distance measurement with a femtosecond frequency comb laser, J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public. 3 08003 (2008). https://www.jeos.org/index.php/jeos rp/article/view/08003/246.
[15] Petr Balling, Petr Křen, Pavel Mašíka, and S.A. van den Berg: Femtosecond frequency comb based distance measurement in air, submitted to Optics Express 2009.[15] Petr Balling, Petr Křen, Pavel Mašíka, and S.A. van den Berg: Femtosecond frequency comb based distance measurement in air, submitted to Optics Express 2009.
[16] Fastest Fourier Transform in the West. library www.fftw.org.[16] Fastest Fourier Transform in the West. library www.fftw.org.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2009-274A CZ309439B6 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2009-274A CZ309439B6 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2009274A3 CZ2009274A3 (en) | 2011-04-13 |
CZ309439B6 true CZ309439B6 (en) | 2023-01-18 |
Family
ID=43838295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2009-274A CZ309439B6 (en) | 2009-04-30 | 2009-04-30 | Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ309439B6 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0314103A2 (en) * | 1987-10-29 | 1989-05-03 | Erwin Kayser-Threde GmbH | Method and device for the contactless drive of a double pendulum interferometer |
JPH01282434A (en) * | 1988-05-07 | 1989-11-14 | Japan Spectroscopic Co | Fourier spectroscope |
JPH05223639A (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-31 | Res Dev Corp Of Japan | Michelson interference spectroscope |
US20020097402A1 (en) * | 1998-11-04 | 2002-07-25 | Manning Christopher J. | Fourier-transform spectrometers |
EP1637850A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-03-22 | CTR Carinthian Tech Research AG | Miniaturized fourier transform spectrometer |
CN101251484A (en) * | 2008-04-10 | 2008-08-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Miniature fourier transform spectrometer based on modulation |
-
2009
- 2009-04-30 CZ CZ2009-274A patent/CZ309439B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0314103A2 (en) * | 1987-10-29 | 1989-05-03 | Erwin Kayser-Threde GmbH | Method and device for the contactless drive of a double pendulum interferometer |
JPH01282434A (en) * | 1988-05-07 | 1989-11-14 | Japan Spectroscopic Co | Fourier spectroscope |
JPH05223639A (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-31 | Res Dev Corp Of Japan | Michelson interference spectroscope |
US20020097402A1 (en) * | 1998-11-04 | 2002-07-25 | Manning Christopher J. | Fourier-transform spectrometers |
EP1637850A1 (en) * | 2004-06-24 | 2006-03-22 | CTR Carinthian Tech Research AG | Miniaturized fourier transform spectrometer |
CN101251484A (en) * | 2008-04-10 | 2008-08-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Miniature fourier transform spectrometer based on modulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2009274A3 (en) | 2011-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8625101B2 (en) | Referencing of the beating spectra of frequency combs | |
Hlubina | White-light spectral interferometry with the uncompensated Michelson interferometer and the group refractive index dispersion in fused silica | |
US8693004B2 (en) | Dual-etalon cavity ring-down frequency-comb spectroscopy with broad band light source | |
WO2018225799A1 (en) | Spectrum measurement method, spectrum measurement device, and broadband pulse light source unit | |
WO2010010438A2 (en) | Interferometer with frequency combs and synchronisation scheme | |
Tang et al. | Absolute distance measurement based on spectral interferometry using femtosecond optical frequency comb | |
JP2017026506A (en) | Output correction method of photodetector used for spectrum analyzer | |
CN110749873A (en) | Femtosecond laser radar and gas component detection method | |
Hlubina et al. | White-light spectral interferometric technique to measure the wavelength dependence of the spectral bqandpass of a fibre-optic spectrometer | |
Mikkonen et al. | Sensitive multi-species photoacoustic gas detection based on mid-infrared supercontinuum source and miniature multipass cell | |
Hlubina | Dispersive spectral-domain two-beam interference analysed by a fibre-optic spectrometer | |
CZ309439B6 (en) | Frequency comb tooth resolution Fourier spectroscopy | |
Rutkowski et al. | Optical frequency comb Fourier transform spectroscopy with sub-nominal resolution | |
JP2021530685A (en) | Interference spectroscopy by achromatic interference superposition of electromagnetic field | |
Yang et al. | High-precision gas refractometer by comb-mode-resolved spectral interferometry | |
Charczun et al. | Broadband and high resolution measurements of cavity loss and dispersion | |
Dupré | Probing molecular species by cavity ringdown laser absorption spectroscopy, application to the spectroscopy and dynamics of jet-cooled NO2 | |
US20210199419A1 (en) | Interferometer system and application thereof | |
Kristensen et al. | Fourier transform second harmonic generation for high-resolution nonlinear spectroscopy | |
JP4002163B2 (en) | Method and apparatus for measuring phase difference between pulses | |
Gunji et al. | Improvement of Frequency Accuracy of Spatially-resolved Spectroscopy/Tomographic Spectroscopy | |
Charczun et al. | Mirror Characterization and Complex Refractive Index Measurements with Hz-level Resolution Fourier Transform Spectrometry | |
Giorgetta et al. | Dual frequency comb sampling of a quasi-thermal incoherent light source | |
Zhang et al. | Application of frequency combs for precision measurement of refractive index of air | |
フーリエ変換振動分光法の開発 | Development of high-speed and dual-modal Fourier-transform vibrational spectroscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20090430 |