Полупроводниковый лазер с длиной волны 785 нм с внешним резонатором и решёточным выводом для разностной рамановской спектроскопии со сдвинутым спектром возбуждения

Wang Fei, Lv Xueqin, Liu Guokun, Cui Xiaobin, Lu Miao

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Fei Wang, Xueqin Lv, Guokun Liu, Xiaobin Cui, Miao Lu 785 nm grating-coupled external-cavity laser for shifted-excitation Raman difference spectroscopy (Полупроводниковый лазер с длиной волны 785 нм с внешним резонатором и решёточным выводом для разностной рамановской спектроскопии со сдвинутым спектром возбуждения) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 2. С. 28–35.

Fei Wang, Xueqin Lv, Guokun Liu, Xiaobin Cui, Miao Lu 785 nm grating-coupled external-cavity laser for shifted-excitation Raman difference spectroscopy (Полупроводниковый лазер с длиной волны 785 нм с внешним резонатором и решёточным выводом для разностной рамановской спектроскопии со сдвинутым спектром возбуждения) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 2. P. 28–35.

Ссылка на англоязычную версию:

Fei Wang, Xueqin Lv, Guokun Liu, Xiaobin Cui, and Miao Lu, "785 nm grating-coupled external-cavity laser for shifted-excitation Raman difference spectroscopy," Journal of Optical Technology. 84(2), 89-94 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000089

Аннотация:

Полупроводниковый лазер с внешним резонатором и решёточным выводом был изготовлен и использован как источник света для разностной рамановской спектроскопии со сдвинутым спектром возбуждения (SERDS), используемой для выделения сигнала комбинационного рассеяния на фоне флуоресценции.
Внешний резонатор лазера выполнен по простой схеме Литтрова со шрихами решётки, параллельными p–n переходу, что обеспечило сужение спектра при использовании коммерчески доступного мощного лазерного диода с широким спектром излучения.
Подробно изучены такие характеристики лазера с внешним резонатором как область перестройки частоты, выходная мощность, спектр излучения. Ширина области перестройки, реализуемая простым поворотом решётки, составляла 6 нм при питающем токе 900 мА. Мощность сигнала, доставленного к исследуемому образцу, былане менее 40 мВт, а спектральная ширина линии составляла менее 0,1 нм и была существенно уже, чем ширина излучения исходного лазерного диода (0,9 нм в режиме свободной генерации).
Затем пять сдвинутых линий излучения были использованы для рамановских измерений с кунжутным маслом в качестве объекта, в котором сигнал рамановского рассеяния зашумлен фоном флюоресценции. В силу взаимных ограничений между интенсивностью сигнала и спектральным разрешением наилучшая воспроизводимость сигнала рамановского рассеяния, свободного от влияния фона флюоресценции, достигалась, когда сдвиг длины волны возбуждающего сигнала был примерно равен ширине рамановского сигнала.
Таким образом, полупроводниковый лазер с внешним резонатором и решёточным выводом, обладающий возможностью перестройки длины волны, высокой мощностью и узким спектром излучения, может служить совершенным источником света для приложений, использующих разностную спектроскопию рамановского рассеяния со сдвинутым спектром возбуждения.

Ключевые слова:

полупроводниковый лазер с внешним резонатором и решёточным выводом, рамановская спектроскопия, фон флюоресценции, разностная спектроскопия рамановского рассеяния со сдвинутым спектром возбуждения

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (гранты №№ 61306087 и 61574119), Фонда естественных наук провинции Фуцзянь (гранты №№ 2013J05096 и 2015J05130), Фондов фундаментальных исследований центральный университетов Китая (грант № 20720150084).

Коды OCIS: 140.3550, 140.3600, 140.5960, 170.5660, 170.6280

Список источников:

1. Feng S.L., Gao F., Chen Z.W., Grant E., Kitts D.D., Wang S., Lu X.N. Determination of α-tocopherol in vegetable oils using a molecularly imprinted polymers-surface-enhanced Raman spectroscopic biosensor // J. Agric. Food Chem. 2013. V. 61. Is. 44. P. 10467–10475.
2. Zhao J., Liu Y., Fales A.M., Register J., Yuan H., Dinh T.V. Direct analysis of traditional Chinese medicines using surface-enhanced Raman scattering (SERS) // Drug Test. Anal. 2014. V. 6. Is. 10. P. 1063–1068.
3. Talari A.C.S., Movasaghi Z., Rehman S., Rehman I.U. Raman spectroscopy of biological tissues // Appl. Spectrosc. Rev. 2015. V. 50. Is. 1. P. 46–111.
4. Shreve A.P., Cherepy N.J., Mathies R.A. Effective rejection of fluorescence interference in Raman spectroscopy using a shifted excitation difference technique // Appl. Spectrosc. 1992. V. 46. Is. 4. P. 707–711.
5. Oshima Y., Komachi Y., Furihata C., Tashiro H., Sato H. Fluorescence-suppressed Raman technique for quantitative analysis of protein solution using a micro-Raman probe, the shifted excitation method, and partial least squares regression analysis // Appl. Spectrosc. 2006. V. 60. Is. 9. P. 964–970.
6. Maiwald M., Erbert G., Klehr A., Kronfeldt H.-D., Schmidt H., Sumpf B., Trankle G. Rapid shifted excitation Raman difference spectroscopy with a distributed feedback diode laser emitting at 785 nm // Appl. Phys. B. 2006. V. 85. Is. 4. P. 509–512.
7. Maiwald M., Schmidt H., Sumpf B., Guther R., Erbert G., Kronfeldt H.D., Trankle G. Microsystem light source at 488 nm for shifted excitation resonance Raman difference spectroscopy // Appl. Spectrosc. 2009. V. 63. Is. 11. P. 1283–1287.

8. Sowoidnich K., Kronfeldt H.D. Shifted excitation Raman difference spectroscopy at multiple wavelengths for in-situ meat species differentiation // Appl. Phys. B . 2012. V. 108. Is. 4. P. 975–982.
9. Noack K., Eskofier B., Kiefer J., Dilk C., Bilow G., Schirmer M., Buchholz R., Leipertz A. Combined shiftedexcitation Raman difference spectroscopy and support vector regression for monitoring the algal production of complex polysaccharides // Analyst. 2013. V. 138. P. 5639–5646.
10. Cooper J.B., Abdelkader M., Wise K.L. Sequentially shifted excitation Raman spectroscopy: novel algorithm and instrumentation for fluorescence-free Raman spectroscopy in spectral space // Appl. Spectrosc. 2013. V. 67. Is. 8. P. 973–984.
11. Maiwald M., Fricke J., Ginolas A., Pohl J., Sumpf B., Erbert G., Trankle G. Dual-wavelength monolithic Y-branch distributed Bragg reflection diode laser at 671 nm suitable for shifted excitation Raman difference spectroscopy // Laser Photonics Rev. 2013. V. 7. Is. 4. P. L30–L33.
12. Zhao J., Carrabba M.M., Allen F.S. Automated fluorescence rejection using shifted excitation Raman difference spectroscopy // Appl. Spectrosc. 2002. V. 56. Is. 7. P. 834–845.
13. Osticioli I., Zoppi A., Castellucci E.M. Shift-excitation Raman difference spectroscopy-difference deconvolution method for the luminescence background rejection from Raman spectra of solid samples // Appl. Spectrosc. 2007. V. 61. Is. 8. P. 839–844.
14. Zou W.L., Cai Z.J., Wu J.H. Fluorescence rejection by shifted excitation Raman difference spectroscopy // Proc. of SPIE. 2010. V. 7855. P. 78551M.
15. Martins M.A.D.S., Ribeiro D.G., Santos E.A.P.D., Martin A.A., Fontes A., Martinho H.D.S. Shifted-excitation Raman difference spectroscopy for in vitro and in vivo biological samples analysis // Biomed. Opt. Express. 2010. V. 1. Is. 2. P. 617–626.
16. Adami R., Kiefer J. Light-emitting diode based shifted-excitation Raman difference spectroscopy (LED-SERDS) // Analyst. 2013. V. 138. P. 6258–6261.
17. Stry S., Hildebrandt L., Sacher J., Buggle C., Kemmann M., Klitzing W.V. Compact tunable diode laser with diffraction limited 1 Watt for atom cooling and trapping // Proc. of SPIE. 2004. V. 5336. P. 17–25.
18. Yang Z.N., Li Y.D., Wang H.Y., Lu Q.S., Xu X.J. Frequency-narrowed external-cavity broad-area-diode for rubidium laser pumping // Chin. Opt. Lett. 2011. V. 9. Is. 6. P. 061401.