CN111638202B - 定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统 - Google Patents

Abstract

一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，利用包括两个锁模激光器的重频调制双光梳光源模块为后续测量提供定域快速延时扫描的双光梳光源，利用脉冲预处理模块对两个锁模激光器发出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲，利用相对延时探测模块引入可控脉冲延时，经异步光学采样干涉信号探测和处理实现延时扫描的定域识别，并生成其中一个锁模激光器的重频调制信号，可配合实现高速高分辨傅里叶变换CARS光谱探测。本发明无需机械扫描即可实现宽带CARS光谱探测，比普通双光梳CARS技术具有更高的光谱探测速率，可显著提升宽带CARS光谱技术在高动态、多组分探测分析应用的能力。

Description

定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测 系统

技术领域

本发明属于高速宽带相干反斯托克斯拉曼(CARS)光谱测量技术领域，特 别涉及一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统。

背景技术

无标记、具有分子特异性的CARS显微成像可以有效地分辨生物组织分子 的化学键，如脂质中的C-H键，且具有亚微米量级的空间分辨率，在细胞新陈 代谢研究、癌细胞检测、髓鞘相关的疾病检测、体内药物追踪等生物医学方面 有大量应用。高速宽带CARS光谱成像探测是当前CARS技术发展的一个重要 方向，目前已经发展出一系列宽带CARS光谱技术，其中，基于傅里叶变换的 双光梳CARS光谱测量技术提供了快速宽带CARS测量的可能。该方法采用两 个变换极限的飞秒脉冲实现激发和探测，通过双光梳延时扫描和傅里叶变换获 得宽带拉曼光谱，可有效抑制非共振背景并能通过调节光程差灵活改变分辨率。

这种双光梳CARS光谱测量方法充分了利用双光梳方法的自动、快速、稳 定的延时扫描特性，提供了快速宽带CARS测量的可能。但是，这种方法具有 低占空比问题，有效延时扫描占总延时扫描的比例非常低(～0.1％)，这导致了 刷新率低及激光能量的浪费。提高光频梳的重频可以在一定程度上提高占空比。 然而，这种方法带来的占空比提升十分有限，即使采用重频高达1GHz的光频 梳，占空比也仅能达到1％；而且，高重频的双光梳探测还要求探测器具有高的 响应速度。此外，由于三阶非线性过程得到的CARS信号强度与激光脉冲峰值 功率的三次方成正比，而光频梳重频提高会导致单脉冲能量降低，进而导致信号强度和信噪比的下降，不利于高探测灵敏度的实现。

造成双光梳CARS测量占空比和测量速度低的根源在于光谱测量中无效的 延时扫描区域过大。双光梳的自动延时扫描源于两光频梳具有一定的重频差， 如果通过主动调制重频差尽可能地避免测量中无效的延时扫描，将可以在根源 上解决双光梳CARS测量中低占空比和低测量速度的问题。也就是说，通过主 动控制其中一个光频梳光源的腔长来控制其重频，进而控制两光频梳的重频差， 可以避免两脉冲相距过远的过程，从而大幅度地提高占空比和刷新率。尽管此 方法理论上可以提供较高的占空比，但压电机械调制腔长的方法的调制速度有 限，仍然限制了占空比和刷新率的进一步提升。因此，使用一种更加高效、快 速的无机械移动部件控制的重频调制方案对于实现快速、高信噪比的宽带CARS 显微成像具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种定域快速延时 扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，具有高占空比、高刷新率、 高信噪比的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，包括：

重频调制双光梳光源模块1，为后续相干反斯托克斯拉曼测量提供定域快速 延时扫描的双光梳光源，包括第一锁模激光器1-3、第二锁模激光器以及溯源至 原子钟的信号发生器1-1，其中第二锁模激光器包含电光调制器1-5，电光调制 器1-5受重频调制信号驱动快速调节第二锁模激光器重复频率，实现双光梳光源 间重频差的可控快速调节；

脉冲预处理模块2，对第一锁模激光器1-3和第二锁模激光器发出的光频梳 信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲，为后续相对延 时探测模块4和相干反斯托克斯拉曼探测模块5提供合适的输入信号；

相对延时探测模块4，通过引入可控脉冲延时，经异步光学采样干涉信号探 测和处理实现延时扫描的定域识别，并反馈生成作用于电光调制器1-5的重频调 制信号；

相干反斯托克斯拉曼探测模块5，将两束入射的变换极限飞秒脉冲进行延时 补偿并合束，并结合显微系统空间扫描与样品作用，实现空间三维相干反斯托 克斯拉曼光谱信息测量。

所述相对延时探测模块4生成的重频调制信号反馈至第二控制器1-9，所述 第二锁模激光器包括常规锁模光纤激光器组件1-4、第一偏振分光棱镜1-6、电 光调制器1-5、第一分光镜1-7和第一光电探测器1-8，其中，第一偏振分光棱 镜1-6用于控制激光从环形腔的输出；电光调制器1-5设置在第一偏振分光棱镜 1-6的反射光路上，受来自第二控制器1-9的重频调制信号驱动，调节环形腔的 腔长，从而达到快速调节第二锁模激光器重复频率目的；常规锁模激光器组件 1-4含除偏振分光棱镜外构成锁模光纤激光器的所有必要部件；第一分光镜1-7 设置在第一偏振分光棱镜1-6的出射光路上，第一光电探测器1-8设置在的反射 光路上，第一分光镜1-7和第一光电探测器1-8为第二控制器1-9提供重频锁定的反馈信号。

所述第一锁模激光器1-3和第二锁模激光器具有一致的中心波长和谱宽，二 者的重复频率具有以下关系：f_r2＝f_r1+Δf_r，其中f_r1为第一锁模激光器1-3光源 的重复频率，f_r2为第二锁模激光器光源的重复频率，Δf_r表示两光源的重复频率 差，其取值远小于重复频率f_r，其大小由施加于电光调制器1-5的调制深度决定。

所述脉冲预处理模块2包括第一脉冲预处理系统2-1和第二脉冲预处理系统 2-2，其中，第一脉冲预处理系统2-1对第一锁模激光器1-3输出的光频梳信号 进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲一；第二脉冲预处理 系统2-2对第二锁模激光器输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿， 获得变换极限飞秒脉冲二。

两束所述的变换极限飞秒脉冲分别透过第二分光镜3-1和第三分光镜3-2进 入相对延时探测模块4，从第二分光镜3-1和第三分光镜3-2反射的部分作为相 干反斯托克斯拉曼测量的双光梳光源进入相干反斯托克斯拉曼探测模块5，相对 延时探测模块4探测得到双光梳相对延时信息，反馈给第二控制器1-9解算出设 定的相对延时扫描定域范围，从而生成施加于电光调制器1-5的重频调制信号。

所述相对延时探测模块4包括第一光楔4-7、第二光楔4-8、第二光电探测 器4-9和第三光电探测器4-10，所述通过第一光楔4-7和第二光楔4-8分别设置 在从第二分光镜3-1和第三分光镜3-2出射的光路上，对所在光路的光频梳信号 施加设定的相对延时，具有固定相对延时的两个异步光学采样干涉信号分别被 第二光电探测器4-9和第三光电探测器4-10探测，并将此干涉信号反馈给第二 控制器1-9，即可通过解算得到一个延时域。通过调整第一光楔4-7和第二光楔 4-8的置入光路的厚度，可改变延时扫描区域的宽度。

所述相对延时探测模块4还包括第四分光镜4-1、第五分光镜4-2、第六分 光镜4-5和第七分光镜4-6，第四分光镜4-1设置在第一路光频梳信号的光路上， 其透射光进入第七分光镜4-6，反射光经第一光楔4-7后进入第六分光镜4-5， 第五分光镜4-2设置在第二路光频梳信号的光路上，其反射光进入第六分光镜 4-5与出第一光楔4-7的信号合束形成一个干涉信号，其透射光经第二光楔4-8 进入第七分光镜4-6与出第四分光镜4-1的透射光合束形成另一个干涉信号。

所述相干反斯托克斯拉曼探测模块5包括合束系统5-1和相干反斯托克斯拉 曼测量系统5-2，其中合束系统5-1对进入的光频梳信号进行延时补偿调节和合 束，合束后的激光作为合适光源进入相干反斯托克斯拉曼测量系统5-2，光频梳 信号与被测样本相互作用产生的信号随延时扫描的强度变化反映了分子系统拉 曼能级的信息，同时结合显微系统空间扫描与样品作用，即可实现空间三维 CARS光谱信息测量，测得的相干反斯托克斯拉曼数据的相对延时宽度即为双光 梳光源实际的相对延时扫描区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.采用重频调制的方法，可以大幅度减少双光梳CARS测量过程中无效的延 时扫描，从而可以高效地利用两脉冲有效作用时间段，大幅度地提高占空比和 刷新率，且提高了激光能量的利用效率。

2.本发明的相对延时探测方法可实现可控定域延时扫描，定域扫描区域范围 可灵活地根据CARS探测需求来决定。特别地，零延时附近CARS信号含有较 强的非共振信号，通过选择合适的定域扫描区域范围，可以摒弃掉零延时附近 的相对延时扫描区域，减少非共振信号的影响。

3.通过在一个光频梳腔内加入电光调制器，并对电光调制器的折射率进行近 似方波的调制，消除了压电锁定中机械移动本身的低速和位移响应的非线性等 问题，提高了重频调制的速度和稳定性，刷新率较压电调制的方法有进一步提 高。

附图说明

图1是本发明的基本实施方式示意图。

图2是表示重频调制对双光梳CARS测量速度和占空比提升的图，其中图 (a)是不加重频调制的双光梳延时扫描过程中重频差、相对延时以及测得的 CARS信号强度随时间变化的图，图(b)是重频调制的双光梳延时扫描过程中 重频差、相对延时以及测得的CARS信号强度随时间变化的图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

参考图1，本发明一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱 探测系统，主要包括重频调制双光梳光源模块1、脉冲预处理模块2、相对延时 探测模块4以及相干反斯托克斯拉曼探测模块5。

其中，重频调制双光梳光源模块1为后续相干反斯托克斯拉曼测量提供定 域快速延时扫描的双光梳光源，包括第一锁模激光器1-3、第二锁模激光器、溯 源至原子钟的信号发生器1-1、第一控制器1-2和第二控制器1-9。

基于傅里叶变换的双光梳CARS技术采用的两个光梳光源具有一致的中心 波长和谱宽，因此第一锁模激光器1-3和第二锁模激光器采用相同的增益介质和 相似的激光器结构。其中的第二锁模激光器主要由常规锁模光纤激光器组件1-4、电光调制器1-5、第一偏振分光镜1-6、第一分光镜1-7和第一光电探测器 1-8构成，其中，第一偏振分光镜1-6是激光器的输出端口，控制激光从环形腔 的输出；常规锁模光纤激光器组件1-4包含增益介质等构成激光器的主要部件 (除偏振分光棱镜外)，电光调制器1-5设置在第一偏振分光棱镜1-6的反射光 路上，受来自第二控制器1-9的重频调制信号驱动，调节环形腔的腔长，从而达到快速调节第二锁模激光器重复频率目的，实现双光梳光源间重频差的可控快 速调节；第一分光镜1-7设置在第一偏振分光棱镜1-6的出射光路上，第一光电 探测器1-8设置在的反射光路上，第一分光镜1-7和第一光电探测器1-8为第二 控制器1-9提供重频锁定的反馈信号。

溯源至原子钟的信号发生器1-1为第一控制器1-2和第二控制器1-9提供重 复频率为f_r1的参考信号。第一锁模激光器1-3由第一控制器1-2锁定到此重复 频率，形成光频梳信号出射；利用来自第一光电探测器1-8的反馈信号，通过第 二控制器1-9控制电光调制器1-5的折射率，使第二锁模激光器锁定到重复频率 f_r2＝f_r1+Δf_r0或f_r2＝f_r1-Δf_r0，形成光频梳信号出射，其中，Δf_r0为两个光梳的重 频差，其取值远小于重复频率f_r1，其大小由施加于电光调制器1-5的调制深度 决定。

为了提高干涉法相对延时探测的测量准确性，两光频梳脉冲信号都应具有 尽可能窄的脉宽，因此脉冲预处理模块2应使得出射的光频梳达到转换极限状 态。具体地，脉冲预处理模块2对第一锁模激光器1-3和第二锁模激光器发出的 光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲，为后续 相对延时探测模块4和相干反斯托克斯拉曼探测模块5提供合适的输入信号。 本实施例中，脉冲预处理模块2包括第一脉冲预处理系统2-1和第二脉冲预处理 系统2-2，其中，第一脉冲预处理系统2-1对第一锁模激光器1-3输出的光频梳 信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲一；第二脉冲预 处理系统2-2对第二锁模激光器输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补 偿，获得变换极限飞秒脉冲二。

两束所述的变换极限飞秒脉冲分别透过第二分光镜3-1和第三分光镜3-2进 入相对延时探测模块4，相对延时探测模块4通过引入可控脉冲延时，经异步光 学采样干涉信号探测和处理实现延时扫描的定域识别，同时将探测得到双光梳 相对延时信息，反馈给第二控制器1-9解算出设定的相对延时扫描定域范围，从 而生成施加于电光调制器1-5的重频调制信号。

从第二分光镜3-1和第三分光镜3-2反射的部分作为相干反斯托克斯拉曼测 量的双光梳光源进入相干反斯托克斯拉曼探测模块5，相干反斯托克斯拉曼探测 模块5将两束入射的变换极限飞秒脉冲进行延时补偿并合束，并结合显微系统 空间扫描与样品作用，实现空间三维相干反斯托克斯拉曼光谱信息测量。

具体地，相干反斯托克斯拉曼探测模块5包括合束系统5-1和相干反斯托克 斯拉曼测量系统5-2，其中合束系统5-1对进入的光频梳信号进行延时补偿调节 和合束，合束后的激光作为合适光源进入相干反斯托克斯拉曼测量系统5-2，光 频梳信号与被测样本相互作用产生的信号随延时扫描的强度变化反映了分子系 统拉曼能级的信息，同时结合显微系统空间扫描与样品作用，即可实现空间三 维CARS光谱信息测量，测得的相干反斯托克斯拉曼数据的相对延时宽度即为 双光梳光源实际的相对延时扫描区域。

具体地，相对延时探测模块4包括第一光楔4-7、第二光楔4-8、第二光电 探测器4-9和第三光电探测器4-10以及其它必要光学器件，本实施例中，这些 器件为第四分光镜4-1、第五分光镜4-2、第一反射镜4-3、第二反射镜4-4、第 六分光镜4-5和第七分光镜4-6。通过第一光楔4-7和第二光楔4-8分别设置在 从第二分光镜3-1和第三分光镜3-2出射的光路上，对所在光路的光频梳信号施 加设定的相对延时，具有固定相对延时的两个异步光学采样干涉信号分别被第 二光电探测器4-9和第三光电探测器4-10探测，并将此干涉信号反馈给第二控 制器1-9，即可通过解算得到一个延时域。通过调整第一光楔4-7和第二光楔4-8的置入光路的厚度，可改变延时扫描区域的宽度。

具体地，两光频梳信号分别被第四分光镜4-1和第五分光镜4-2先分一次光， 再分别将两组光频梳信号对通过第六分光镜4-5和第七分光镜4-6合束形成两个 干涉信号。第一路信号形成干涉前，通过插入第一光楔4-7的方法对来自第一锁 模激光器的光频梳路径增加适量光程ΔD，使得这一路信号干涉时两光频梳信号 有额外的相对延时ΔD/c，其中c为真空中光速；而第二路信号形成干涉前，同 样利用第二光楔4-8对来自第二锁模激光器的光频梳路径增加等量光程ΔD，从 而第二路信号干涉时有额外相对延时-ΔD/c。可以近似认为干涉信号的最大值 对应两光频梳信号相对延时为零的时候，即两光频梳信号的脉冲完全重合的时 候。假设CARS测量前两光频梳信号的合束没有引入额外光程差，即如果去除 相对延时探测模块中的光楔4-7、4-8，两干涉信号强度最大的时刻对应相干反斯 托克斯拉曼探测模块中双光梳相对延时为零的时刻。考虑光楔引入的额外光程 后，由于两干涉光路中额外相对延时的存在，两干涉信号强度最大的时刻分别 对应相干反斯托克斯拉曼探测模块中双光梳脉冲对相对延时为

的时刻。 同时，第二光电探测器4-9和第三光电探测器4-10得到的干涉信号强度反馈至 第二控制器1-9。因此，如果控制两光楔插入深度使得相对延时ΔD/c取值为双 光梳CARS测量中有效测量的最大相对延时(如10ps)，第二控制器1-9根据 两干涉信号通过电光调制器及时调节重频差，理想情况下干涉信号强度达到最 大值时改变重频差的正负号，脉冲间相对延时反向变化，可以避免相对延时较 大时的无效延时扫描，将相对延时扫描定域至±ΔD/c范围内。

因此，在重频调制的双光梳延时扫描过程中，第二锁模激光器的重频在 f_r1-Δf_r0和f_r1+Δf_r0之间来回跳变，而重频差在Δf_r0和-Δf_r0之间来回跳变，每一 次跳变对应一次完整的双光梳CARS测量，参考图2，理想的重频差和相对延时 扫描的定域情况以及对应测得的CARS信号强度如图2(b)所示，不加重频调制 时的重频差、相对延时扫描的定域情况以及测得的CARS信号强度则如图2(a) 所示。可见，此重频调制测量方法的刷新率等于电光调制器调制速度的两倍， 不再受限于测量光谱带宽决定的重频差，使得测量速度有大幅度的提高。只要 电光调制器的调制速度足够高，相对延时扫描的范围可以保持在有效扫描区域附近，进而实现高占空比的CARS测量，极大地提高了激光能量利用率。

在实际光路中，CARS测量前两光频梳信号的合束可能具有额外光程差，通 过在合束系统5-1的合束前加入延时线可以补偿此光程差，从而使得两干涉信号 与相干反斯托克斯拉曼探测模块的双光梳相对延时匹配。合束后的双光梳激光 进入基于傅里叶变换的双光梳相干反斯托克斯拉曼探测模块5-2完成双光梳 CARS测量。

上述方案相对延时在给定的±ΔD/c范围内扫描，实际上通过调节第一光楔 4-7和第二光楔4-8的插入深度和位置可以将相对延时扫描定域至任意范围，从 而灵活地将相对延时扫描范围控制在有效测量的区域。基于傅里叶变换的双光 梳CARS测量中，相对延时在零附近的信号含有较强的非共振信号，一般需要 将这部分信号去除，此时相对延时为正和负的两个区间内的信号是等价的。因 此可以将相对延时扫描范围定域到其中一个信号完全有效的区间，而不包含零 附近的相对延时扫描，从而实现更高占空比和测量速度。

上述实施例仅用于说明本发明，其中双光梳光源的中心波长、光谱带宽， 相对延时探测方法，以及光谱信号的探测与数据处理流程都可以根据探测需求， 在本发明技术方案的基础上进行等同配置、变换和改进，均不应排除在本发明 的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统包括：

重频调制双光梳光源模块(1)，为后续相干反斯托克斯拉曼测量提供定域快速延时扫描的双光梳光源，包括第一锁模激光器(1-3)、第二锁模激光器以及溯源至原子钟的信号发生器(1-1)，其中第二锁模激光器包含电光调制器(1-5)，电光调制器(1-5)受重频调制信号驱动快速调节第二锁模激光器重复频率，实现双光梳光源间重频差的可控快速调节；

脉冲预处理模块(2)，对第一锁模激光器(1-3)和第二锁模激光器发出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲，为后续相对延时探测模块(4)和相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)提供合适的输入信号；

相对延时探测模块(4)，通过引入可控脉冲延时，经异步光学采样干涉信号探测和处理实现延时扫描的定域识别，并反馈生成作用于电光调制器(1-5)的重频调制信号；

相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)，将两束入射的变换极限飞秒脉冲进行延时补偿并合束，并结合显微系统空间扫描与样品作用，实现空间三维相干反斯托克斯拉曼光谱信息测量；

其中两束所述的变换极限飞秒脉冲分别透过第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)进入相对延时探测模块(4)，从第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)反射的部分作为相干反斯托克斯拉曼测量的双光梳光源进入相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)，相对延时探测模块(4)探测得到双光梳相对延时信息，反馈给第二控制器(1-9)解算出设定的相对延时扫描定域范围，从而生成施加于电光调制器(1-5)的重频调制信号，其特征在于：

所述相对延时探测模块(4)包括第一光楔(4-7)、第二光楔(4-8)、第二光电探测器(4-9)和第三光电探测器(4-10)，所述通过第一光楔(4-7)和第二光楔(4-8)分别设置在从第二分光镜(3-1)和第三分光镜(3-2)出射的光路上，对所在光路的光频梳信号施加设定的相对延时，具有固定相对延时的两个异步光学采样干涉信号分别被第二光电探测器(4-9)和第三光电探测器(4-10)探测，并将此干涉信号反馈给第二控制器(1-9)，即可通过解算得到一个延时域。

2.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述相对延时探测模块(4)生成的重频调制信号反馈至第二控制器(1-9)，所述第二锁模激光器包括常规锁模光纤激光器组件(1-4)、第一偏振分光棱镜(1-6)、电光调制器(1-5)、第一分光镜(1-7)和第一光电探测器(1-8)，其中，第一偏振分光棱镜(1-6)用于控制激光从环形腔的输出；电光调制器(1-5)设置在第一偏振分光棱镜(1-6)的反射光路上，受来自第二控制器(1-9)的重频调制信号驱动，调节环形腔的腔长，从而达到快速调节第二锁模激光器重复频率目的；常规锁模光纤激光器组件(1-4)含除偏振分光棱镜外构成锁模光纤激光器的所有必要部件；第一分光镜(1-7)设置在第一偏振分光棱镜(1-6)的出射光路上，第一光电探测器(1-8)设置在的反射光路上，第一分光镜(1-7)和第一光电探测器(1-8)为第二控制器(1-9)提供重频锁定的反馈信号。

3.根据权利要求1或2所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述第一锁模激光器(1-3)和第二锁模激光器具有一致的中心波长和谱宽，二者的重复频率具有以下关系：f_r2＝f_r1+△f_r，其中f_r1为第一锁模激光器(1-3)光源的重复频率，f_r2为第二锁模激光器光源的重复频率，△f_r表示两光源的重复频率差，其取值远小于重复频率f_r1，其大小由施加于电光调制器(1-5)的调制深度决定。

4.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述脉冲预处理模块(2)包括第一脉冲预处理系统(2-1)和第二脉冲预处理系统(2-2)，其中，第一脉冲预处理系统(2-1)对第一锁模激光器(1-3)输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲一；第二脉冲预处理系统(2-2)对第二锁模激光器输出的光频梳信号进行功率放大、拓谱和色散补偿，获得变换极限飞秒脉冲二。

5.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，通过调整第一光楔(4-7)和第二光楔(4-8)的置入光路的厚度，改变延时扫描区域的宽度。

6.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述相对延时探测模块(4)还包括第四分光镜(4-1)、第五分光镜(4-2)、第六分光镜(4-5)和第七分光镜(4-6)，第四分光镜(4-1)设置在第一路光频梳信号的光路上，其透射光进入第七分光镜(4-6)，反射光经第一光楔(4-7)后进入第六分光镜(4-5)，第五分光镜(4-2)设置在第二路光频梳信号的光路上，其反射光进入第六分光镜(4-5)与出第一光楔(4-7)的信号合束形成一个干涉信号，其透射光经第二光楔(4-8)进入第七分光镜(4-6)与出第四分光镜(4-1)的透射光合束形成另一个干涉信号。

7.根据权利要求1所述定域快速延时扫描的双光梳相干反斯托克斯拉曼光谱探测系统，其特征在于，所述相干反斯托克斯拉曼探测模块(5)包括合束系统(5-1)和相干反斯托克斯拉曼测量系统(5-2)，其中合束系统(5-1)对进入的光频梳信号进行延时补偿调节和合束，合束后的激光作为合适光源进入相干反斯托克斯拉曼测量系统(5-2)，光频梳信号与被测样本相互作用产生的信号随延时扫描的强度变化反映了分子系统拉曼能级的信息，同时结合显微系统空间扫描与样品作用，即可实现空间三维CARS光谱信息测量，测得的相干反斯托克斯拉曼数据的相对延时宽度即为双光梳光源实际的相对延时扫描区域。

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