现代中红外超连续介质源还具有足够的长期强度稳定性，可以在无需重新校准光谱仪器的情况下灵活地进行测量和集成。本文对中红外超连续光源的长期稳定性进行介绍。
中红外超连续光源的长期稳定性
摘要：现代中红外超连续介质源还具有足够的长期强度稳定性，可以在无需重新校准光谱仪器的情况下灵活地进行测量和集成。本文对中红外超连续光源的长期稳定性进行介绍。
长期稳定可以从几个方面来描述。zui直接的方法是在相当长的一段时间内评估发射功率的稳定性。图1(a)描述了商用中红外超连续光谱激光源(Novae，覆盖范围，2.4 MHz重复频率，光谱覆盖范围从大约。5200 cm-1至2380 cm-1)。测量使用中红外兼容功率计(Coherent, LabMax TOP功率计，LM-10 HTD探测器头)进行，采样时间步长为3分钟。相对输出功率波动为0.2%，然而，应该注意的是，在第1个大约20分钟的周期内，由于源在这个预热时间内显示了平均输出功率的漂移，导致了更强的变化(不包括这个时间跨度，相对波动低于0.15%)。
图1所示。商业系统中红外超连续谱源的长期稳定性表现为(a)功率稳定性(Novae超连续谱发射器，8小时)和(b) Allan方差(NKT光子学，65小时)。
为了从积分性能方面评估长期稳定性(即接近平均的极限)，区分潜在的噪声源和强度波动类型，可以采用另一种测量方法。在光谱测量中，检测极限是积分时间加上仪器的长期稳定性的函数(例如，记录平均过程的平均值，例如使用脉冲平均或干涉图平均)。因此，可以使用艾伦方差的概念，其本质上是数据簇平均的双样本方差作为簇大小的函数，该概念首先被Werle用于光谱学。在接下来的评估中，我们使用了重叠Allan方差估计器，与Werle使用的标准Allan方差算法相比，它通过引入重叠聚类来利用给定数据集的所有可能组合，因此显示出更高的置信度。使用以下Allan方差估计器:
其中Aj是第j个聚类（也称为子组）的平均值，k是聚类大小（聚类中元素的数量），Ƭ0。K是观察时间（Ƭ=Ƭ0。K，Ƭ0是采样周期），N是样本总数，为了简单起见，这里使用相同的符号，然后计算第j个聚类的平均值为：
其中Xi是数据集的第i个元素。
因此，这里选择在很长一段时间内采样的平均输出功率进行分析。必须指出的是，之所以选择这一特性，是因为源波动是孤立的，由此产生的艾伦方差可以被视为源的一个特征。因此，Allan方差图表达了超连续介质源在长期运行中的噪声行为(不管初始时间时刻)，并定义了平均zui优积分时间和降噪能力。
图1(b)描述了基于zblan的中红外超连续光源的Allan图(NKT Photonics, SuperK中红外，光谱覆盖范围约为。6600 cm-1至2250 cm-1，中红外功率约230 mW，反常泵方案)。对一系列平均功率测量进行方差推导，采样周期为30秒，总评估时间为65小时。得到的艾伦图显示，在低积分时间，白噪声占主导地位，因为方差减少成比例的平均时间。观测到的白噪声的起源可以归因于异常模式下泵浦产生的超连续谱的特性。艾伦图还表明，通过在zui佳时间段内平均，信噪比可以提高一个以上的数量级。观测到的长期波动开始对超过zui佳集成时间(约1500秒)的集成效率产生负面影响。对于大于一天的星团，可以观察到第二次降噪(对于单光谱测量来说，这不是合适的时间)。这些每日的波动可能与温度变化有关。
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