[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 基于连续波受激拉曼光谱的参考材料拉曼位移精确可溯源测定

摘要： 大多数拉曼光谱仪需要频繁校准才能提供准确且可重复的结果，高分辨率操作时校准间隔会缩短。波数校准通常采用气体放电灯（如汞灯、氖灯、氩灯）的发射谱线，这些谱线具有定义明确的频率且不确定度极低。但实际操作中往往难以将灯源正确对准样品位置，且灯源发射谱线提供的是绝对频率而非拉曼位移。更实用的替代方案是使用已知拉曼光谱的参考样品，这种方法无需考虑激发波长即可校准拉曼光谱仪。聚苯乙烯因其易获取且便于操作，常被用作参考标准。 我们报道了连续波受激拉曼光谱技术（CW-SRS）在聚苯乙烯样品拉曼位移精确测量中的应用。得益于连续波辐射的窄线宽，CW-SRS实现了比常规拉曼光谱仪或脉冲式SRS低数个数量级的光谱分辨率。此外，通过测量泵浦光与探测光的频率差，CW-SRS可直接测定拉曼位移。本实验采用852 nm二极管激光器作为探测光，配合波长范围781-787 nm的可调谐外腔二极管激光器作为泵浦光。通过以10.4 MHz调制泵浦光振幅，并利用平衡光电探测器与频谱分析仪检测探测光散射信号来测量受激拉曼增益。高频调制与平衡探测确保了散粒噪声限工作状态（图1(b)显示噪声水平与信号强度随探测光功率增至4.5 mW呈比例变化）。通过扫描泵浦波长记录了968-1059 cm?1波段的聚苯乙烯光谱。泵浦光与探测光波长均由可溯源至频率标准的波长计精确测定。 根据《测量不确定度表示指南》（GUM）[1]计算了聚苯乙烯两个拉曼跃迁的位移值及不确定度。该方法应用于两种样品：工具柜取用的薄板样品和NIST溯源的FTIR参考样品。后者测得1001.15±0.04 cm?1和1031.33±0.21 cm?1的拉曼位移值。与现有标准[2]相比，我们将拉曼位移测量不确定度提升了一个数量级，从而提高了拉曼光谱参考材料表征的计量能力。此外，散粒噪声工作模式为量子增强SRS的发展奠定了基础，该技术有望应用于生物成像领域。