[發(fā)明專利]具有可快速調(diào)節(jié)的中心波長的超短脈沖激光系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880089251.8
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN111712761B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·布林克曼;C·法利尼奇;T·赫爾維希
• 申請（專利權(quán)）人: 精密激光系統(tǒng)公司
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/35
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍

本發(fā)明涉及一種采用參數(shù)化過程產(chǎn)生波長可調(diào)的激光輸出脈沖的系統(tǒng)和方法，通過同時以及調(diào)節(jié)泵浦脈沖波長和重復(fù)率的失諧來確保在參數(shù)放大介質(zhì)中泵浦脈沖和種子脈沖在時間上的重疊?；谠搮?shù)耦合可以獲得具有較寬的可調(diào)波長范圍的激光器，其可以完全基于光纖實(shí)現(xiàn)并且由于非?？斓捻憫?yīng)特性可以適用于現(xiàn)代非線性顯微鏡或熒光顯微鏡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用參量過程產(chǎn)生波長可調(diào)的激光輸出脈沖的系統(tǒng)和方法，其中，通過使泵浦脈沖波長和重復(fù)率同時且協(xié)調(diào)地失諧來確保參數(shù)放大器介質(zhì)中泵浦脈沖和種子脈沖之間的時間重疊?；谠搮?shù)耦合可以獲得具有廣泛可調(diào)的波長范圍的激光器，這些激光器可以完全基于光纖實(shí)現(xiàn)，并且由于其非常快的響應(yīng)特性也適用于現(xiàn)代的非線性顯微鏡或基于熒光的顯微鏡。

背景技術(shù)

近幾十年來，改進(jìn)的分析方法使得越來越多地表征所有類型的樣品成為可能，并促進(jìn)了對例如生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理的深度理解。最常用的分析方法尤其是包括光譜方法(分光鏡方法)，該方法至少原則上能夠以亞微米范圍的空間分辨率實(shí)時解析樣品中本身較大的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)過程。在此，作為子類，特別是激光輔助方法，例如多光子顯微鏡(MPM)，以及尤其是還有非線性相干拉曼光譜法(CRS)是非常適宜的，因?yàn)樵谧罴亚闆r下這些方法可以使分子特性在其“天然”化學(xué)環(huán)境中得到反映而無需額外的染色。在此，這些現(xiàn)代方法的基礎(chǔ)形成激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這些進(jìn)展恰好在近年來使得在激光的基本優(yōu)點(diǎn)之外現(xiàn)在還能夠利用單獨(dú)的激光裝置例如在不同的波長下靈活地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但由于市售設(shè)備的復(fù)雜性以及相關(guān)的采購和維護(hù)成本，目前這些應(yīng)用的很大一部分仍僅限于專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。為了使這些技術(shù)能夠成為普遍適用的，并使可實(shí)施的實(shí)驗(yàn)更加靈活，有必要將其轉(zhuǎn)換為簡單、少維護(hù)且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，如基于光纖的結(jié)構(gòu)。

已知有激光系統(tǒng)，其中通過改變重復(fù)率來達(dá)到輸出波長的失諧(例如參見Shenping?L.等人在“Electrical?wavelength-tunable?actively?mode-locked?fiberring?laser?with?a?linearly?chirped?fiber?Bragg?grating”(具有線性啁啾光纖布拉格光柵的電波長可調(diào)的主動鎖模光纖環(huán)形激光器)，IEEE?Photonics?Technology?Letters10,799-801(1998))。但在該結(jié)構(gòu)中重復(fù)率僅被作為用于泵浦激光器波長失諧的參數(shù)。重復(fù)率的確切值不再受到關(guān)注，并且只能獲得很小的泵浦激光器的波長的改變，這種改變受限于現(xiàn)有激光材料的放大范圍。對于結(jié)合參數(shù)放大器系統(tǒng)的應(yīng)用沒有公開。

例如在Brinkmann,M.等人的“用于非線性顯微鏡的電和快速可調(diào)的光纖可積分參數(shù)振蕩器”(Brinkmann,M.et?al.“Electronically?and?rapidly?tunable?fiber-integrable?optical?parametric?oscillator?for?nonlinear?microscopy”O(jiān)pticsLetters,41,2193,(2016))中描述了一種快速改變光纖集成的參數(shù)振蕩器(FOPO)的波長的可能性。改變波長通過在FOPO中采用色散濾波器以及調(diào)整泵浦激光器的重復(fù)率來實(shí)現(xiàn)。但該技術(shù)的缺點(diǎn)在于，參數(shù)放大光譜必須在一個固定的泵浦波長下同時提供所有要產(chǎn)生的波長。這意味著，泵浦發(fā)生在參數(shù)放大器的零色散波長附近。最大可達(dá)的可調(diào)諧性受到相應(yīng)的限制(對于閑散脈沖為1100nm至1300nm)。采用該方法的另一缺點(diǎn)在于，需要較高的泵浦脈沖峰值功率(約5kW)來實(shí)現(xiàn)寬的增益范圍。實(shí)際中，由于脈沖變化的非線性效應(yīng)，具有這樣高的峰值功率的泵浦脈沖會使泵浦脈沖的輸入直至參數(shù)放大介質(zhì)的光纖集成難度大增。