超连续谱激光-白炽灯的光谱宽度激光的亮度

光纤激光技术现已普遍应胴于材料加工领域，在打标、切割、焊接和钻孔等应用方面都表现出了传统激光器系统无法媲美的优越性能。实际上除了材料加工方面的应用．光纤激光技术以其独特的性能在其它方面也有优异的表现．例如超连续谱激光，虽然在光纤激光出现之前获得超连续谱激光的技术就已经存在，但光纤激光技术，尤其是光子晶体光纤的出现对超连续谱激光的发展具有极大的促进作用。

光纤激光技术现已普遍应胴于材料加工领域，
在打标、切割、焊接和钻孔等应用方面都表现出了
传统激光器系统无法媲美的优越性能。实际上除了
材料加工方面的应用，光纤激光技术以其独特的性
能在其它方面也有优异的表现．例如超连续谱激光，
虽然在光纤激光}JJ现之前获得超连续谱激光的技术
就已经存在，但光纤激光技术，尤其是光子晶体光
纤的出现对超连续谱激光的发展具有极大的促进作
用
对于超连续谱激光．可以用“白炽灯的光谱宽
度，激光的亮度”来加以描述。作为常规光源的白
炽灯和荧光灯是由钨、卤素或者Xe气制成的，这
类光源的光谱非常宽，通常为400～1 700 nm，但是
灯丝的质量或气体激发的效率限制了其发光强度。
此外．由于发出的光不是相干光．所以发出的光亮
度低、光束质量较差，难于耦合入光纤。另一方面，
激光虽然具有很好的空间相干性和很高的亮度，能
够很好的耦合入光纤且具有良好的单模光束质量，
但激光通常是单色的，因此如果同时需要多种波长
的光．就需要使用多种激光器．使发出的光覆盖较
宽的光谱。超连续谱激光光源解决了上述问题。这
种光源可以发出超宽的白光光谱，同时还具有单模
光束特性和良好的方向性以及可以与激光相媲美的
亮度 图1所示为丹麦Koheras公司研制的SuperK
Extreme超连续谱激光光源．

图2为其发出的超宽发激光fsupercontinuum，sc)j当时用来产生超连续谱
激光的方法，是把强度非常高、持续时间只有几皮
秒f万亿分之一秒1的绿色激光脉冲，输入到特殊的
晶体或玻璃中，使光脉冲在其中传播。试验的最初
目的是为了确定诸如方解石之类的晶体中声子的寿
命，结果却观察到了白色激光的产生：输入的绿色
激光脉冲与介质发生了某种相互作用，导致激光的
频率范围急剧展宽。后来，液体介质和气体介质也
在超连续谱激光技术方面被尝试使用，使超连续谱
激光的光谱延伸到了红外频段。

光纤中产生的超连续谱激光已经得到了广泛的
应用。其中最为重要、最为成熟的当属超精确频率
测量和精密时钟。2005年，美国哈佛大学的Roy J
G1auber、美国国家标准和技术研究所fNIST)的
John L Hall以及德国马克斯—— 普朗克量子光学研
究所fMPQ)的Theodor W Hansch共同获得诺贝尔
物理学奖。John L Hall和Theodor W H~insch的获奖
就是因为他们多年来在发展激光精密光谱学 包括
光频梳foptical frequency colnb)技术方面做出了杰
出的贡献 频率测量和精密时钟是同一项技术的2
个不同层面。研究人员目前正致力于研制精度为飞
秒量级的时钟。光频梳技术最终可能使相对测量精
度达到10 ，将成为光计算机中的计时系统的理想
选择。
与精密频率测量方面的应用相比，超连续谱激
光在电信领域的应用能更快带来巨大的商业价值。
超连续谱激光可使电信系统的数据传输速率比现在
提高1 000倍以上。超连续谱激光的带宽可以在超
密集波分复用技术中大显身手，这种技术将数据流
编码到不同波长的光中，通过单根光纤同时传输信
号。超连续谱激光在很宽的频率范围内都具有相干
性．因此它们产生的所有信道都以某种方式同步振
荡，而目前由100个激光器发 的合成光束则不具
备这种特性，各个狭窄频段内的光信号都各自为政
地独立振荡．因此超连续谱激光的这一特性增加了