显示了激发激光脉冲、发射拉曼散射信号和发射荧光的时间轮廓。荧光过程包括激发、内部转换和发射三个重要步骤，每个步骤都发生在不同的时间尺度上。首先，入射光子激发荧光团分子的时间为飞秒(10-15秒)量级。其次，振动弛豫的无辐射内转换过程也非常快，在10-14 ~ 10-11 s之间。最后，荧光发射是一个缓慢的过程，大约发生在10-9-10-7 s左右。荧光寿命是指分子在发射荧光光子前处于激发态的平均时间。图1所示的指数衰减曲线说明了荧光发射时间的统计分布。单荧光团的荧光时间轮廓符合寿命常数τ的指数函数，而拉曼发射几乎与激发激光同时发生。由于拉曼信号比荧光信号的发射速度快得多，因此选择合适的时间门宽 ...
宽的高功率激光脉冲在光纤中传输引起的非线性效应对OTDR的影响。OTDR的性能指标包括动态范围、空间分辨率、测量盲区、工作波长、采样点、存储容量等方面。和全分布式传感联系较大的指标是动态范围、空间分辨率和测量盲区。动态范围定义为初始背向散射功率和噪声功率之差，单位为对数（dB）。它表明了可以测量的Z大光纤损耗信息，直接决定了可测光纤的长度。空间分辨率显示了仪器能分辨相邻两个事件的能力，影响着定位精度和事件识别的准确性。对OTDR而言，空间分辨率通常定义为事件反射峰功率的10%-90%这段曲线对应的距离。空间分辨率由探测光脉冲宽度决定，和采样率有关。高强度反射事件导致OTDR的探测器饱和后，探测 ...
器调制为探测光脉冲，再经耦合器注入被测光纤。返回的背向瑞利散射光信号与参考光混合，二者产生中频信号由平衡探测器接收。平衡探测器输出带中频信息的电流信号，最后经放大，模数转换后，由数字信号处理单元得到探测曲线。二、相干探测的特点对于传统OTDR直接功率探测而言，COTDR可以在较低探测光功率下获得更高的动态范围。OTDR使用宽带光源，会占用部分通信信道，COTDR使用单频窄线宽激光，对通信类光纤检测的影响可以降低。基于COTDR的原理，抗ASE噪声的能力也增加，同时采用同性能雪崩光电二极管做平衡探测，可进一步提高信号质量。非线性效应是长距离COTDR探测时需要考虑的问题。当COTDR对长距离线路 ...
冲激光器产生光脉冲，经过起偏器，保证注入光纤的传感脉冲为完全偏振光。检偏器用来使特定偏振态的散射光通过。偏振光耦合进光纤后，光纤受外部环境影响会改变其中背向散射光的偏振态，能够经过检偏器的光就发生了变化。就可以据此探测光纤的扰动传感。从应用上来看，POTDR主要是测量与光纤中光波偏振态有关的物理量，在电压测量、持续振动、快速扰动及光纤中偏振模色散测量中有所应用。利用光纤的二阶横向电光效应，把单模光纤或液体芯光纤弯曲成螺旋型，放置在高压线路附近。电压会引起光纤中光波偏振态的变化。光纤在弯曲成螺旋形时，离线路越远，螺纹间距越大，高频率的振动测量，使用POTDR也是不错的选择。基于频谱分析的POTD ...
而产生强烈的光脉冲或脉冲。这种激光器被称为锁模激光器。这些脉冲在时间上以τ=2L/c隔开，其中τ是光在激光腔中进行一次往返所需的时间。该时间对应的频率正好等于激光器的模式间距每个光脉冲的持续时间由同相振荡的模式数决定。如果有N个频率间隔Δν的模式被锁定，则整体锁模带宽为NΔν，且该带宽越宽，激光器的脉冲宽度越短。实际上，实际脉冲宽度由每个脉冲的形状决定，而每个脉冲的形状又由每个纵模的精确振幅和相位关系决定。例如，对于产生高斯时间形状脉冲的激光，最小可能脉冲宽度Δt由下式给出：值0.441被称为脉冲的时间带宽积，并根据脉冲形状而变化。对于超短脉冲激光器，通常假设双曲正割平方（sech2）脉冲形状 ...
集最终受到激光脉冲率的限制。空间激发多路复用改进了三维采样，但广泛的多路复用通过背景荧光的积累降低了信噪比(SNR)，并加剧了大脑发热。虽然随机存取多光子显微镜允许在三个维度上快速光学访问神经元目标，但该方法在记录行为动物(behaving animals)时受到运动伪影的挑战。随机存取多光子(random-access multiphoton, RAMP)显微镜以不连续的三维栅格扫描中的一系列不相交的感兴趣点 (POI) 为目标，从而截断空间采样以在时域中加速采样。三维RAMP显微镜已使用声光偏转器(acousto-optic deflector, AOD) 实现，它通过扫描光束的倾斜和离焦 ...
下将近红外激光脉冲压缩40倍，产生4.6fs、20 μJ 的脉冲(~2 周期，~4 GW 峰值功率），中心波长在600nm附近。作者：R. Piccoli，J. M. Brown ... L. Razzari原文链接: https://www.nature.com/articles/s41566-021-00888-73 快报标题：双光梳高光谱数字全息简介：由两个重复频率略有不同的频率梳和无透镜相机传感器组成的干涉仪构成双光梳数字全息，可实现具有高时间相干性的高频率复用全息。作者：Edoardo Vicentini ，Zhenhai Wang...Nathalie Picqué原文链接: ht ...
具有显着低于光脉冲带宽或频率响应的检测器对脉冲进行时间相关测量。获得自相关的一种典型且简单的方法是测量含有荧光染料的样品的TPEF。更容易的是使用 GaAsP 光电二极管，它在600 至 1360 nm 具有双光子光谱响应。该带宽足以覆盖钛蓝宝石激光器的可调谐范围和用于多光子显微镜的许多其它激光器的典型中心频率。此外，GaAsP 光电二极管价格低廉，并且不易受到荧光染料典型的光漂白或光损伤问题的影响。图 15 是三个不同自相关的示例。除了激光的相干长度外，一阶相关性没有揭示任何有关脉冲宽度的信息。使用非线性、强度相关信号的高阶自相关可以提供有关脉冲中色散量和色散类型的信息。对于二阶干涉自相关， ...
利用时间相关光子计数检测法的拉曼光谱系统在典型的拉曼散射中，一束光被聚焦到样品中。散射信号随后由聚光镜收集入分光仪，不同波长的拉曼峰被分光仪内的光栅在空间上分隔开。在时域中这些峰通常被认为是同时到达光谱仪。这种方法中拉曼信号通常被荧光辐射污染。通过对发射信号进行时间门控，可以将拉曼信号从荧光背景中分离出来:如果短脉冲光激发分子，拉曼信号在脉冲的脉宽范围内发射，而荧光的寿命更长。根据这个想法可得到无荧光的拉曼光谱。但是仪器变得更复杂，且由于通过门控系统和光谱仪不可避免的损耗，信号的幅值显著降低。此外通过光学元件，特别是光谱仪光栅的传输通常是偏振相关的。新的拉曼信号的采集和分析方法解决了这两个障碍 ...
同步，则单个光脉冲将在腔体中来回反弹。 调制的实际强度不必很大； 当“关闭”时衰减 1% 的光的调制器将实现锁模，因为光的同一部分在穿过腔体时会反复衰减。与这种振幅调制 (AM) 相关的主动锁模是频率调制 (FM) 锁模，它使用基于声光效应的调制器设备。 该设备在放置在激光腔中并由电信号驱动时，会在通过它的光中引起小的、正弦变化的频移。 如果调制频率与腔体的往返时间相匹配，那么腔体中的一些光的频率会重复上移，而一些会重复下移。 在多次重复之后，上移和下移的光被扫出激光器的增益带宽。 唯yi不受影响的光是当感应频移为零时通过调制器的光，它形成了一个窄的光脉冲。主动锁模的第三种方法是同步锁模或同步 ...
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