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Time-correlated single photon Raman spectroscopy at megahertz repetition rates

光学 拉曼光谱 光子计数 光子 光谱学 拉曼散射 材料科学 重复(修辞手法) 相干反斯托克斯拉曼光谱 物理 语言学 量子力学 哲学
作者
N. Finlayson,Andrea Usai,Gillian E. Brown,Heather McEwan,Ahmet T. Erdogan,Colin J. Campbell,Robert Henderson
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:46 (17): 4104-4104 被引量:7
标识
DOI:10.1364/ol.434418
摘要

Significant improvements in time-correlated single photon counting (TCSPC) Raman spectroscopy acquisition times can be achieved through exploitation of megahertz (MHz) laser repetition rates. We have developed a TCSPC Raman spectroscopy system based on a high peak power ( > 40 W ) pulsed laser, a high pulse repetition rate (40 MHz), a custom f / 1.5 spectrometer, and a 512 spectral channel × 16 time bin single photon avalanche diode line sensor. We report millisecond Raman spectrum acquisition times, a peak Raman count rate of 104 kcps, and a linewidth aggregated count rate of 440 kcps with a diamond sample. This represents a three-order-of-magnitude increase in measured Raman count rate in comparison with a 104 kHz pulsed laser operating at 300 W and a four-order-of-magnitude increase over a 0.1 W pulsed laser operating at 40 MHz. A Raman-to-fluorescence ratio of 4.76 is achieved with a sesame oil sample at a 20 MHz repetition rate. Achieving high count rates and Raman-to-fluorescence ratios unlocks the potential of combined Raman/fluorescence lifetime spectroscopy for imaging and other short acquisition time applications.
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