[發明專利]利用時間塔爾博特效應產生激光脈沖和光譜

有效

• 申請號: 201810150440.3
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108429123B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: T·烏德姆;小澤陽
• 申請（專利權）人: 馬克斯-普朗克科學促進學會
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/08;H01S3/067
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

一種產生激光脈沖(1)的方法包括以下步驟：在諧振器裝置(11)中產生循環光場，諧振器裝置(11)具有諧振器長度L和腔內色散，且被配置為用于支持光場的多個諧振器模；通過鎖模裝置產生激光脈沖(1)的脈沖串，其中，所述激光脈沖(1)以重復頻率產生且它們在頻率空間中提供具有載波頻率ω₀和多個梳模的頻率梳，其中，選擇腔內色散，使得往返行程相位φ根據以下公式與頻率ω有關：其中，m是一個整數，其與光學載波頻率ω_o下的模間隔ω_r組合給出有效重復率(mω_r)；以及鎖模裝置提供諧振器模的耦合，使得相鄰的模頻率(ω_n、ω_n+1)之間的頻率差(Δ_n＝ω_n+1?ω_n)是模頻率數n的線性函數。此外，還描述了用于研究樣本的光譜學方法、激光脈沖源設備和光譜學設備。

技術領域

本發明涉及一種特別是通過激光諧振器的諧振器模的模耦合產生激光脈沖的脈沖串的方法。此外，本發明涉及一種利用激光脈沖的脈沖串來研究樣本的光譜學方法。此外，本發明涉及一種激光脈沖源設備以及一種包括激光脈沖源設備的光譜學設備。本發明的應用是可行的，例如用于激光物理學、特別是光譜學。

背景技術

在本說明書中，參考了以下說明本發明的技術背景的現有技術：

[1]Th.Udem等，在“Nature”416，233(2002)中；

[2]M.Hofer等，在“Opt.Lett.”16，502(1991)中；

[3]T.Ideguchi等，在“Nat.Commun.”5，3375(2014)中；

[4]B.Bernhardt等，在“Nature photonics”4，55(2010)中；

[5]S.Teng等，在“Opt.Commun.”315，103(2014)中；

[6]J.等，在“Appl.Opt.”38，6700(1999)中；

[7]T.Suzuki等，在“Opt.Expr.”18，23088(2010)中。

通過激光諧振器的諧振器模的模耦合產生激光脈沖是眾所周知的。常規的脈沖激光器通常產生可以在頻率空間中被表示為具有等距的梳模的頻率梳的激光脈沖的脈沖串，等距的梳模由脈沖串的時間周期性產生(例如[1])。

產生頻率梳的脈沖激光器、如鎖模光纖激光器[2]在激光物理學、計量學、光譜學和/或阿秒脈沖產生方面有許多應用。特別地，雙梳光譜學已經被提出[3、4]，其中，傅立葉變換光譜學是用兩個各自具有等距模間隔的常規頻率梳實施的。第一個頻率梳通過樣本發射，然后與第二個頻率梳疊加，第二個頻率梳具有與第一個頻率梳相比稍微不同的重復率。第一和第二頻率梳發生干涉，從而獲得可以用光電二極管測量的射頻范圍內的拍頻信號，進而產生關于第一頻率梳的模頻率與樣本的相互作用的信息。常規的雙梳光譜學在所需的兩個單獨的頻率梳、其必要的穩定化和對所謂的光電二極管信號的自適應采樣的需要方面具有缺點。特別地，雙梳光譜學的應用受到梳的相對抖動的限制。

塔爾博特(Talbot)效應在1836年首次被描述為在光柵的近場中觀察到的一種奇特現象。在菲涅耳近似下，對單個刻線對總場的貢獻進行求和，出現了一個形式的項，其中，波數為k，刻線數為l，間隔為a，與光柵的距離為z。l上的求和一般會產生相當復雜的強度分布。Talbot指出，雖然這個項在z＝ka²/4π的距離上簡化為exp(-i2πl²)＝1。其余項加起來就是在z＝0處的強度，假若這個強度具有以a[5]的周期性。