束流质量实际上反映了能量沿传播方向空间分布演化的质量。它不仅通过散度和模态面积直接影响激光光源的光谱亮度，而且还决定了聚焦性能。本文对中红外超连续光源的束流质量进行介绍。
中红外超连续光源的束流质量
摘要：束流质量实际上反映了能量沿传播方向空间分布演化的质量。它不仅通过散度和模态面积直接影响激光光源的光谱亮度，而且还决定了聚焦性能。本文对中红外超连续光源的束流质量进行介绍。
发射特征显著地将超连续光谱光源与应用中红外光谱中使用的标准发射器(来自热源和激光源)区分开来，是高光束质量和空间稳定性。因此，与例如QCL技术不同的是，在光纤中产生的中红外超连续在光束轮廓、发散性(光束质量对于QCL来说严重受限)和光束对称性(无散光，这在QCL发射中很常见)方面具有优越的特性。此外，超连续介质源提供了固有的无模跳操作。
束流质量实际上反映了能量沿传播方向空间分布演化的质量。它不仅通过散度和模态面积直接影响激光光源的光谱亮度，而且还决定了聚焦性能。因此，这种发射特性消除了热发射器固有的空间和光谱性能之间的权衡，并对遥感和隔离光谱应用、化学成像和测绘以及微光谱学等特别感兴趣。
图1商用中红外zblan超连续光源(NKT Photonics)中红外子带
(M2≈1.09,500 nm波段，4 μ m中心波长)内M2光束质量因子的表征;背景中显示了完整记录的三维光束演化(伪颜色)，以供参考(径向不对称是由于用于避免过饱和的球面镜造成的);对子午面进行分析(输入光束轮廓为高斯分布)。
在大多数应用情况下，能够很好地表征和量化激光束质量的一个实用参数是M2因子。它本质上表明了实际光束与理论衍射限制光束(衍射限制高斯光束的M2因子为1)的差异有多大。光束质量因子具有明确的实际意义，例如，任何采用映射方法的高光谱无像差显微镜的分辨率都可以通过将理论衍射限制分辨率与所利用光源的M2因子相乘来估计。
确定M2因子的程序由ISO标准11146定义。它涉及到光束焦散的测量(在一个瑞利距离内至少五个光束位置[ ZR ]和距离腰部超过两个瑞利长度的五个位置)，从中可以计算M2，分析使用强度分布方法的D4σ秒矩获得的光束半径的演变。
在本节中，我们提供了典型的中红外zblan超连续介质源(NKT Photonics, SuperK Compact, 40 mW输出功率)的M2特性。
为了获得中红外超连续光谱发射的光束质量，建立了一种全镜聚焦光学布置(以消除色差):使用焦距750 mm的金色球面镜。使用合适的带通光谱滤波器限制光谱范围(中心波长为4µm或2500 cm- 1500 nm带宽，Thorlabs FB4000-500)。使用固定在20厘米扫描台上的辐射热计阵列(FLIR玻色子，640x480 px)记录不同位置的光束轮廓;根据ISO标准11146，扫描范围涵盖必要的瑞利距离。
图2
上图2。通过M2表征(4µm中心波长，500 nm带宽)获得的中红外超连续谱束在不同位置的分布:(a-c)靠近焦点位置(a,b为特意像散光束的长、次轴);(d)在准直器后直接测量的超连续谱激光源的实际出射光束(归一化，辐射热计未进行现场校正)。
超连续介质束焦散的轴向步长为1毫米。图1描述了M2的测量和表征结果([−ZR＜Z＜ZR]和[Z＜−2ZR]个由此得出的M2因子为1.09，由于测量点较多，不确定度为千分之一(0.0035)。测量的后处理使用免费的Python库。
图2补充了M2特性，并显示了从靠近焦点位置的记录焦散中获取的光束轮廓(半长轴和半短轴对应的高斯拟合)[见图2(a-c)]。在聚焦系统之前捕获的归一化多色光束轮廓如图2(c)所示。
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