[發明專利]MEMS可調諧短腔激光器

在審

• 申請號: 202010730216.9
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN111952832A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: A·E·凱布爾;V·賈亞拉曼;B·M·波特賽義德
• 申請（專利權）人: 統雷有限公司;普雷維烏姆研究公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/105;H01S3/139;H01S5/00;H01S5/028;H01S5/04;H01S5/042;H01S5/06;H01S5/0683;H01S5/10;H01S5/183;H01S5/34;H01S5/343;G01N21/39
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 趙學超

一種MEMS可調諧源，包括針對SSOCT成像系統、光譜檢測系統，以及其他類型的檢測和感應系統的性能和可靠性進行了優化的短腔激光器。公開了一種MEMS可調諧短腔激光器，其具有大的自由光譜范圍的光腔、快速調諧響應以及單個橫模與縱模操作。公開了一種MEMS致動機構，其包括具有多支撐支柱的應力結構設計的氮化硅膜，以獲得平坦且寬范圍的頻率響應。還討論了對于可調諧源的低脈動操作的支持。

分案申請

本申請為申請號201380040021.X、申請日2013年7月26日、題為“MEMS可調諧短腔激光器”的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年7月27日提交的目前未決的美國臨時專利申請No.61/676712的權益。美國臨時專利申請61/676712通過引用結合到本發明中。

技術領域

本發明涉及可調諧激光器、寬范圍可調諧激光器、波長掃頻源、放大可調諧激光器，快速調諧激光器以及由這些裝置使能的光學系統。

背景技術

寬范圍和快速的可調諧激光器對于各種檢測、通信、測量、治療、樣品改性和成像系統具有重要意義。例如，掃頻源光學相干斷層成像技術(SSOCT)系統采用重復掃描可調諧激光器來產生寬范圍的材料表面下的顯微圖像。在SS-OCT中，寬調諧范圍意味著更高的軸向測量分辨率和更高的調諧速度以實現大量數據集的實時采集。此外，可變調諧速度使得對于不同應用的要求，能夠折衷成像范圍和分辨率。最后，長的相干長度，這相當于窄線寬，使長成像范圍成為可能。另一個需要快速且寬范圍可調諧激光器系統的例子是瞬態氣體光譜，例如，在(Stein,B.A.,Jayaraman,V.Jiang,J.J,等“通過使用單模MEMS的可調諧的VCSEL以55KH_Z的重復率掃描1321至1354nm范圍的多普勒受限H₂0和HF吸收光譜”，應用物理B輯：激光和光學108(4)，721-5(2012))中所描述的。在氣體光譜學中，調諧速度使時變過程的描述成為可能，例如在發動機測溫表征。窄光譜寬度實現窄的吸收特征的解析，如那些發生在低的氣體溫度下的。其他瞬態光譜應用包括爆炸監測或其他非重復性過程。

除了寬調諧性和長的相干長度，對于可調諧激光器的各種應用的其他重要參數還包括調諧速度和調諧速度的可變性。在SS-OCT中，增加調諧速度使能時變生理過程的成像，以及更大的數據集的實時體積成像。也對于SS-OCT，調諧速度的可變性使單個器件能夠在高速，高清晰度的短程和低速，低分辨率的長范圍之間成像，這具有很大的實用性，例如，眼科成像，如((Grulkowski,I.,Liu,J.J.,Potsaid,B.等，“視網膜，使用超高速具有垂直腔表面發射激光器的掃頻源OCT的眼前節及全眼成像”，生物醫學光學快遞，3(11)，2733-2751(2012))中描述的。光譜或其它檢測應用中從高速和變速的類似的方式中受益。

寬范圍可調諧激光器的進一步的理想的性能，包括高輸出功率，中心波長的靈活性，頻譜成形的輸出，單片和低成本制造，以及與陣列技術的兼容性。幾乎對于每一項應用，高功率增大了信噪比。中心波長的靈活性意味著更廣泛應用中的更大的用途。頻譜成形的輸出也增大了信噪比并改善了熱管理。單片式，低成本在制造方面具有明顯優勢，而陣列技術簡化了應用，其中可以多源復用。