激光装置制造方法及图纸

一种频率可调谐激光装置包括腔模选择器(10)和腔调谐布置(22、24)。该腔模选择器(10)具有频率响应，该频率响应具有可与该激光装置的所选腔模以频率对准的选择特征。该腔调谐布置(22、24)包括以光学方式串联布置的多个反射元件，并且用于调节该激光腔的有效光学路径长度以使该腔模以频率移动。该激光装置进一步包括装置(30、40)，其用于使该腔模选择器(10)和该腔调谐布置(22、24)执行同时的经协调移动，使得该选择特征和该所选腔模的相应频率以对表征该同时的经协调移动的参数大体上相同的相依性而改变。例如，具有共旋转的标准具(10)的潜望镜(22、24)可以用来提供该激光装置的无跳模调谐，尤其当该潜望镜(22、24)被配置以提供主要余弦调谐响应时。

Laser device

A frequency tunable laser device includes a cavity mode selector (10) and cavity tuning arrangement (22, 24). The cavity mode selector (10) has a frequency response, which has a selection characteristic that can be aligned with the frequency of the selected cavity mode of the laser device. The cavity tuning arrangement (22, 24) includes a plurality of reflective elements arranged in series in an optical manner, and is used to adjust the effective optical path length of the laser cavity to move the cavity mode at a frequency. The laser device further comprises a device (30, 40), which is used for the cavity mode selector (10) and the tunable arrangement (22, 24) to perform coordinated move at the same time, the corresponding frequency of the feature selection and the selection of cavity to characterization of the simultaneous coordinated movement parameters in general the same dependency change. For example, with a total rotation of the etalon (10) (22, 24) of the periscope mode hop free tuning can be used to provide the laser device, especially when the periscope (22, 24) is configured to provide the main cosine tuning response.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种频率可控激光装置。具体来说，本专利技术涉及一种能够以高频率调制或线性调频的频率可控激光装置。
技术介绍
已知在干扰测量法等中使用的经线性调频的激光装置。具体来说，已知提供实施所谓的利特罗(Littrow)方案的激光装置，其中激光腔包含准直光被引导到其上的衍射光栅。衍射光栅的倾斜允许同时改变激光的频率和腔长，从而在没有跳模的情况下提供所需频率调谐。然而，利特罗布置具有必须使衍射光栅绕明确界定的枢轴点旋转的缺点。为提供光栅运动的必需精确性而所需要的极其稳定的机械布置因此使得难以获得高频率调制速度。这个问题在WO2009/081160和WO2010/070272中得到了解决。具体来说，WO2009/081160描述了一种频率可调谐外腔激光装置，该激光装置包括用于产生光束的激光源、光谱调谐元件，以及用于将光束引导到光谱调谐元件上的一个或多个另外的光学组件。该激光装置的激光腔的光学组件构成部分可在第一自由度中移动，使得该可移动光学组件在第一自由度中的移动能同时改变激光腔的光学路径长度和光谱调谐元件的调谐频率，由此提供其中跳模被抑制的频率调谐。此外，有效光学路径长度和调谐频率对可移动光学组件在除第一自由度外的自由度中进行的任何移动大体上不灵敏。期望对频率可调谐激光装置(例如，WO2009/081160和WO2010/070272中描述的那些频率可调谐激光装置)提供进一步改进。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种频率可调谐激光装置，其包括界定激光装置能够在其处发出激光的多个腔模的激光腔。每个腔模具有不同的相应模频率。激光腔包括腔模选择器，腔模选择器具有含有选择特征的频率响应，该选择特征可与多个腔模中的一个腔模以频率对准，以激励该腔模优先于其它腔模发出激光。该腔模被标示为“所选腔模”。腔模选择器被配置为使得可通过腔模选择器的预定移动(例如，绕特定自由度的旋转)来选择性地调节选择特征的频率。激光腔还包括腔调谐布置，用于调节激光腔的有效光学路径长度以使腔模以频率移动。腔调谐布置包括以光学方式串联布置的多个反射元件。可通过腔调谐布置的预定移动来选择性地调节所选腔模的频率，该预定移动例如是绕特定自由度(例如，上文相对于腔模选择器所述的相同自由度)的旋转。激光装置进一步包括被配置为使腔模选择器和腔调谐布置执行同时的经协调移动的致动器(或包括用于使腔模选择器和腔调谐布置执行同时的经协调移动的装置)，其中选择特征和所选腔模的相应频率由于同时的经协调移动而至少跨表征同时的经协调移动的参数的预定范围以对该参数大体上相同的相依性而改变。通过此类布置，可以跨至少预定参数范围提供激光装置的频率调谐，其中防止了腔模之间的跳跃(即跳模)(即，实现了单模调谐)。本专利技术的实施例提供可快速调谐的窄线宽激光装置。腔模选择器可与腔调谐布置分离。换句话说，腔模选择器可由与腔调谐布置不同的光学组件形成。腔模选择器的对腔模选择器的频率响应(具有选择特征)有贡献的那些部件可以与腔调谐布置的对调节激光腔的有效光学路径长度有贡献以使腔模以频率移动的那些部件分离。腔模选择器的频率响应可以具有多个此类选择特征，该选择特征中的每一个可以潜在地激励一个腔模优先于其它腔模发出激光，并且该选择特征中的仅一个选择特征与所选腔模以频率对准。激光装置可以进一步包括具有频率响应的滤波器元件，该频率响应(a)具有滤波器特征，该滤波器特征可与腔模选择器的与所选腔模对准的选择特征以频率对准，以及(b)与腔模选择器的频率响应组合以产生激励所选腔模优先于其它腔模发出激光的经组合频率响应。致动器被配置为使滤波器元件、腔模选择器和腔调谐布置执行同时的经协调移动，其中经对准的选择特征、滤波器特征和所选腔模的相应频率至少跨表征同时的协调移动的参数的预定范围以对该参数大体上相同的相依性而改变。根据本专利技术的另一个方面，提供一种频率可调谐激光装置，其包括界定激光装置能够在其处发出激光的多个腔模的激光腔。每个腔模具有不同的相应模频率。激光腔包括腔模选择器，该腔模选择器具有含有选择特征的频率响应，该选择特征可与多个腔模中的一个腔模以频率对准以激励被标示为所选腔模的该腔模优先于其它腔模发出激光，可通过腔模选择器的预定移动来选择性地调节选择特征的频率。腔模选择器的频率响应具有多个此类选择特征，该选择特征中的每一个可以潜在地激励一个腔模优先于其它腔模发出激光，并且该选择特征中的仅一个选择特征与所选腔模以频率对准。激光装置可以进一步包括滤波器元件，该滤波器元件具有频率响应，该频率响应(a)具有滤波器特征，该滤波器特征可与腔模选择器的与所选腔模对准的选择特征以频率对准，以及(b)与腔模选择器的频率响应组合以产生激励所选腔模优先于其它腔模发出激光的经组合频率响应。激光装置进一步包括被配置为使腔模选择器和滤波器元件执行同时的经协调移动的致动器(或包括用于使腔模选择器和滤波器元件执行同时的经协调移动的装置)，其中经对准的选择特征和滤波器特征的相应频率因此而至少跨表征同时的经协调移动的参数的预定范围以对该参数大体上相同的相依性而改变。滤波器元件可由串联布置的多个标准具形成，其中多个标准具中的每个标准具具有不同的标准具模间隔。执行同时的协调移动的部件可通过耦合件机械地耦合到彼此，该耦合件将该部件以相对于彼此的固定关系维持，其中该致动器被配置为使经耦合的部件成组一起移动。同时的经协调移动可以是执行同时的经协调移动的部件中的每一个的相对旋转移动。表征同时的经协调移动的参数是与相对旋转移动相关联的旋转角度。同时的经协调移动可以是执行同时的经协调移动的部件中的每一个的相同量的相对旋转移动。相依性可以是对旋转角度的逆余弦相依性。腔模选择器可以包括衍射光栅。腔模选择器可以包括标准具，该标准具具有界定多个标准具模的相对的部分反射表面，其中该选择特征或每个选择特征为相应标准具模或与相应标准具模相关。腔模选择器和滤波器元件可以共享共同的标准具。在腔调谐布置的反射元件之间的空间中所提供的介质可以具有与在腔模选择器标准具的反射表面之间的空间中所提供的介质大体上相同的折射率。激光装置可以包括反射元件的第一布置和第二布置，其中第一布置和第二布置的反射元件界定激光装置的激光腔，并且第二布置的反射元件是腔调谐布置的反射元件。第一布置的反射元件可被布置以界定激光腔的光学路径，该光学路径在返回到第一布置的同一反射元件之前在每个方向上至少两次通过腔调谐布置的串联的反射元件。腔调谐布置可以包括偶数个反射元件。以光学方式串联布置的腔调谐布置的多个反射元件可以被视为串联中的每个反射元件被布置以引导光朝向串联中的下一个反射元件(如果有下一个反射元件的话)。腔调谐布置可以由材料衬底形成，其中腔调谐布置的反射元件形成于该材料衬底的表面上或由该表面形成。激光装置可以是外腔激光装置，该激光装置的激光腔是外部激光腔。腔调谐布置的预定移动可以是腔调谐布置作为整体的移动，即，使得腔调谐布置的所有反射元件成组或单元一起移动。根据本专利技术的另一个方面，提供一种频率可调谐激光装置，其包括反射元件的第一布置和第二布置的。第一布置和第二布置的反射元件界定激光装置的激光腔。激光腔提供激光装置能够在其处发出激光的多个腔模。每个腔模具有不同的相应模频率。第二布置的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率可调谐激光装置，包括界定所述激光装置能够在其处发出激光的多个腔模的激光腔，每个腔模具有不同的相应模频率，其中所述激光腔包括：腔模选择器，其具有含有选择特征的频率响应，所述选择特征可与所述多个腔模中的一个腔模以频率对准，以激励被标示为所选腔模的所述腔模优先于其它腔模发出激光，其中可通过所述腔模选择器的预定移动来选择性地调节所述选择特征的频率；以及腔调谐布置，其用于调节所述激光腔的有效光学路径长度以使所述腔模以频率移动，其中可通过所述腔调谐布置的预定移动来选择性地调节所述所选腔模的频率，其中所述腔调谐布置包括以光学方式串联布置的多个反射元件；并且所述激光装置进一步包括：致动器，其被配置为使所述腔模选择器和所述腔调谐布置执行同时的经协调移动，其中所述选择特征和所述所选腔模的相应频率因此而至少跨表征所述同时的经协调移动的参数的预定范围以对所述参数大体上相同的相依性而改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 GB 1410003.61.一种频率可调谐激光装置，包括界定所述激光装置能够在其处发出激光的多个腔模的激光腔，每个腔模具有不同的相应模频率，其中所述激光腔包括：腔模选择器，其具有含有选择特征的频率响应，所述选择特征可与所述多个腔模中的一个腔模以频率对准，以激励被标示为所选腔模的所述腔模优先于其它腔模发出激光，其中可通过所述腔模选择器的预定移动来选择性地调节所述选择特征的频率；以及腔调谐布置，其用于调节所述激光腔的有效光学路径长度以使所述腔模以频率移动，其中可通过所述腔调谐布置的预定移动来选择性地调节所述所选腔模的频率，其中所述腔调谐布置包括以光学方式串联布置的多个反射元件；并且所述激光装置进一步包括：致动器，其被配置为使所述腔模选择器和所述腔调谐布置执行同时的经协调移动，其中所述选择特征和所述所选腔模的相应频率因此而至少跨表征所述同时的经协调移动的参数的预定范围以对所述参数大体上相同的相依性而改变。2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，所述腔模选择器的所述频率响应具有多个此类选择特征，所述选择特征中的每一个可以潜在地激励一个腔模优先于其它腔模发出激光，并且所述选择特征中的仅一个选择特征与所述所选腔模以频率对准，其中所述激光装置进一步包括具有频率响应的滤波器元件，该频率响应具有滤波器特征，该滤波器特征可与所述腔模选择器的与所述所选腔模对准的所述选择特征以频率对准，以及该频率响应与所述腔模选择器的频率响应相组合以产生激励所述所选腔模优先于其它腔模发出激光的经组合频率响应，其中所述致动器被配置为使所述滤波器元件、所述腔模选择器和所述腔调谐布置执行同时的经协调移动，其中经对准的所述选择特征、所述滤波器特征和所述所选腔模的相应频率至少跨表征所述同时的经协调移动的参数的预定范围以对所述参数大体上相同的相依性而改变。3.一种频率可调谐激光装置，包括界定所述激光装置能够在其处发出激光的多个腔模的激光腔，每个腔模具有不同的相应模频率，其中所述激光腔包括：腔模选择器，其具有含有选择特征的频率响应，所述选择特征可与所述多个腔模中的一个腔模以频率对准，以激励被标示为所选腔模的所述腔模优先于其它腔模发出激光，其中可通过所述腔模选择器的预定移动来选择性地调节所述选择特征的频率；其中，所述腔模选择器的所述频率响应具有多个这样的选择特征，所述选择特征中的每一个可以潜在地激励一个腔模优先于其它腔模发出激光，并且所述选择特征中的仅一个选择特征与所述所选腔模以频率对准，其中所述激光装置进一步包括具有频率响应的滤波器元件，所述频率响应具有滤波器特征，该滤波器特征可与所述腔模选择器的与所述所选腔模对准的所述选择特征以频率对准，以及所述频率响应与所述腔模选择器的所述频率响应相组合以产生激励所述所选腔模优先于其它腔模发出激光的经组合频率响应；并且所述激光装置进一步包括：致动器，其被配置为使所述腔模选择器和所述滤波器元件执行同时的经协调移动，其中经对准的所述选择特征和所述滤波器特征的相应频率因此而至少跨表征所述同时的经协调移动的参数的预定范围以对所述参数大体上相同的相依性而改变。4.根据权利要求2或3所述的激光装置，其中，所述滤波器元件由串联布置的多个标准具形成，其中所述多个标准具中的每个标准具具有不同的标准具模间隔。5.根据任一前述权利要求所述的激光装置，其中，执行所述同时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈杰尔·约瑟夫·科伯内尔，艾伦·詹姆斯·霍洛韦，阿拉斯·雅茹尔，黄俊刚，雷蒙·约翰·钱尼，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB