[科普中国]-超连续光谱

超连续光谱是一种具有极宽带宽的光源，一般利用高峰值功率的超短脉冲通过非线性材料来产生，例如利用飞秒激光脉冲通过光子晶体光纤可以获得覆盖整个可见光波段的连续光谱。

简介超连续光谱是一种具有极宽带宽的光源，一般利用高峰值功率的超短脉冲通过非线性材料来产生，例如利用飞秒激光脉冲通过光子晶体光纤可以获得覆盖整个可见光波段的连续光谱。

在光学中，当一系列非线性效应作用在泵浦光上，使原始泵浦光在光谱上极大地展宽，例如利用微结构光纤，就得到了超连续谱。其结果是一个平滑的连续谱线，见图1.对于超连续谱的展宽量并没有明确的解释；甚至有研究声称展宽60nm仍称其为超连续谱。对于用于定义光源带宽的光谱平坦性也没有定论，论文作者们使用了5dB到40dB之间或以上的任意值。另外，随着很多作者在七十、八十、九十年代使用选择性的短语描述他们的连续性，超连续谱其本身才在这个世纪得到广泛承认。

在最近十年里，超连续谱光源发展成了一个活跃的和令人关注的研究领域。这很大程度上来源于新技术的发展，其使得超连续谱发生更易控制和达到。这项复兴的研究已经产生了多种新光源，并用于多个领域，包括光学相干断层扫描，频谱检测，荧光寿命成像，光通信，气体探测等等。这些光源的应用创造了一个反馈循环，凭借此使用超连续谱的科学家们要求更好的定制连续谱来满足他们特别的应用。这推动了研究者们发展新奇的方法来产生这些连续谱，并发展理论来理解其形成和帮助未来发展。其结果从2000年开始发展这类光源取得了迅速的进展。1

光光通常指的是人类眼睛可以见的电磁波（可见光），视知觉就是对于可见光的知觉。可见光只是电磁波谱上的某一段频谱，一般是定义为波长介于400至700奈（纳）米（nm）之间的电磁波，也就是波长比紫外线长，比红外线短的电磁波。有些资料来源定义的可见光的波长范围也有不同，较窄的有介于420至680nm，较宽的有介于380至800nm。

而有些非可见光也可以被称为光，如紫外光、红外光、x光。

光既是一种高频的电磁波，又是一种由称为光子的基本粒子组成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性，或者说光具有“波粒二象性”。2

光子晶体光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质制造的规则光学结构。这种材料因为具有光子带隙而能够阻断特定频率的光子，从而影响光子运动的。这种影响类似于半导体晶体对于电子行为的影响。由半导体在电子方面的应用，人们推想可以通过光子晶体制造的器件来控制光子运动，例如制造光子计算机。另外，光子晶体也在自然界中发现。2

光学相干断层扫描光学相干断层扫描（英文:Optical coherence tomography，简称OCT）是一种光学信号获取与处理的方式。它可以对光学散射介质如生物组织等进行扫描，获得的三维图像分辨率可以达到微米级。光学相干断层扫描技术利用了光的干涉原理，通常采用近红外光进行拍照。由于选取的光线波长较长，可以穿过扫描介质的一定深度。另一种类似的技术，共焦显微技术，穿过样品的深度不如光学相干断层扫描。

光学相干断层扫描使用的光源包括超辐射发光二极管与超短脉冲激光。根据光源性质的不同，这种扫描方式甚至可以达到亚微米级的分辨率，这时需要光源的频谱非常宽，波长的变化范围在100纳米左右。

光学相干断层扫描技术是光学断层扫描技术的一种。目前比较先进的一种光学相干断层扫描技术为频域光学相干断层扫描，这种扫描方式的信噪比较高，获得信号的速度也比较快。商用的光学相干断层扫描系统有多种应用，包括艺术品保存和诊断设备，尤其是在眼科中，这种断层扫描系统可以获取视网膜的细节图像。最近，这种技术也被用于心脏病学的研究，以对冠状动脉的疾病进行诊断。2

另见干涉

干涉仪

断层扫描

角分辨低相干干涉

弹道光子

光学外差检测

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所