紧密的锁模雷射模块制造技术

本发明专利技术阐述用于产生超短光学脉冲之设备及方法。可将高功率固态被动锁模雷射制造成可并入至可携式仪器中之紧密模块。该锁模雷射可以介于200MHz与50MHz之间的重复速率、适合用于大量并行数据采集之速率产生低于50ps之光学脉冲。该等光学脉冲可用于产生参考频率信号以用于使该可携式仪器之数据采集及信号处理电子器件同步。电子器件同步。电子器件同步。

【技术实现步骤摘要】
紧密的锁模雷射模块
本申请是申请日为2017年12月15日、申请号为201780078181.1、专利技术名称为“紧密的锁模雷射模块”的申请的分案申请。相关申请案之交叉参考
[0001]本申请案主张2016年12月16日提出申请且标题为“紧密的锁模镭射模块”之第62/435,688号美国临时申请案之优先权，该美国临时申请案以全文引用方式并入。


[0002]本申请案针对于用于产生低于100皮秒之光学脉冲之紧密设备及方法。该设备可并入至出于分析、医疗、制造或通信目的而使用该等光学脉冲之仪表中。

技术介绍

[0003]超短光学脉冲(亦即，小于大约100皮秒之光学脉冲)在各种研究与开发领域以及商业应用中系有用的。举例而言，超短光学脉冲对于时域光谱术、光学测距、时域成像(TDI)、光同调断层扫描(OCT)、荧光寿命成像(FLI)及用于基因定序之寿命解析之荧光侦测可系有用的。超短脉冲对于包含光学通信系统、医疗应用及对光电子装置之测试之商业应用亦可系有用的。
[0004]已开发习用锁模雷射以产生超短光学脉冲，且各种此类雷射当前系可商购的。举例而言，已开发某些固态雷射及光纤雷射以递送具有远低于200飞秒之持续时间之脉冲。然而，对于某些应用，此等脉冲持续时间可比所需要的短且此等雷射系统之成本针对特定应用可系过高的。另外，此等雷射系统可系具有相当大占用面积(例如，大约1ft2或更大)、具有相当可观重量且占用相当大体积(例如，0.5ft3或更大)之独立系统。此等雷射系统系不容易携带的或作为模块并入至其他可携式系统中。

技术实现思路

[0005]本文中所阐述之技术系关于用于产生超短光学脉冲之设备及方法。阐述可实施为紧密的低成本雷射模块之锁模雷射系统，该紧密的低成本雷射模块能够以低至50MHz之脉冲重复速率产生低于100皮秒之脉冲。可藉助包含于该模块中之电路以电子方式侦测来自雷射之光学脉冲，且可处理所得信号以产生可用于使其他电子系统与脉冲串流同步(例如，使仪器(雷射模块并入至其中)之数据采集电子器件同步)之电子频率信号。专利技术人已认识到且了解到，紧密的低成本脉冲雷射系统可并入至仪表(例如，飞行时间成像仪器、利用寿命解析之荧光侦测之生物分析仪器、基因定序仪器、光同调断层扫描仪器等)中，且可允许此等仪表变得可容易携带且以与针对需要超短脉冲雷射之习用仪表之情形相比较相当低之成本来生产。高可携带性可使此等仪器对于研究、开发、临床使用、场部署及商业应用系更有用的。在实例性应用中，可将紧密雷射模块并入至可携式基因定序仪器中，且可将该等光学脉冲递送至在其中侦测单分子定序事件之反应室。
[0006]某些实施例系关于一种锁模雷射模块，其包括：基底底盘；锁模雷射，其具有组装
在该基底底盘上之雷射腔；及增益介质，其位于该雷射腔中且在该锁模雷射产生光学脉冲时展现介于4屈亮度与15屈亮度之间的热透镜化值。
[0007]某些实施例系关于一种锁模雷射模块，其包括：基底底盘；锁模雷射，其具有组装在该基底底盘上之雷射腔；输出耦合器，其安装在该雷射腔之第一端处之第一座架上，其中该第一座架不提供相对于入射于该输出耦合器上之腔内光束之光学轴线对该输出耦合器之角度调整；可饱和吸收镜，其安装在该雷射腔之第二端处之第二座架上，其中该第二座架不提供相对于入射于该可饱和吸收镜上之该腔内光束之该光学轴线对该可饱和吸收镜之角度调整；及增益介质，其位于该锁模雷射与该输出耦合器之间。
[0008]某些实施例系关于一种锁模雷射模块，其包括：基底底盘；输出耦合器及第一聚焦光学器件，其安装于该基底底盘上；可饱和吸收镜及第二聚焦光学器件，其安装于该基底底盘上，其中该输出耦合器及该可饱和吸收镜包括用于锁模雷射之雷射腔之端镜；增益介质，其沿着腔内光束之光学轴线位于该雷射腔内；及腔长度延长区域，其包括位于该输出耦合器与该可饱和吸收镜之间的两个反射器，其中该两个反射器将该腔内光束折迭多于两次。
[0009]某些实施例系关于一种锁模雷射模块，其包括：基底底盘；锁模雷射，其具有经组态而以介于50MHz与200MHz之间的脉冲重复速率操作之第一雷射腔，其中该锁模雷射组装在该基底底盘上；该第一雷射腔之第一端镜，其位于该第一雷射腔之第一端处；该第一雷射腔之第二端镜，其位于该第一雷射腔之第二端处；及增益介质，其位于该第一雷射腔内，其中该增益介质经组态以在以该第一雷射腔之操作功率经泵激时展现热透镜化，其中该热透镜化支持在形成于该第一雷射腔内之第二雷射腔中发出雷射，该第二雷射腔小于该第一雷射腔之长度之二分之一且包含该第一端镜及在该第一雷射腔中安装在该基底底盘上之第三端镜。
[0010]某些实施例系关于一种操作锁模雷射之方法，该方法包括：用光学泵束泵激雷射腔之增益介质，使得该增益介质展现屈亮度值范围介于8屈亮度与12屈亮度之间的热透镜化；使腔内光束自在该雷射腔之第一端处之输出耦合器及在该雷射腔之第二端处之可饱和吸收镜反射；及在该屈亮度值范围内产生稳定光学脉冲之输出。
[0011]可依据结合附图进行之以下说明更充分地理解本专利技术教示之前述及其他态样、实施方案、动作、功能性、特征及实施例。
附图说明
[0012]熟习此项技术者将理解，本文中所阐述之各图仅出于图解说明目的。应理解，在某些例项中，本专利技术之各种态样可经展示为夸大的或放大的以促进对本专利技术之理解。在图式中，相似组件符号贯穿各图一般系指相似特征、功能上类似及/或结构上类似之组件。图式未必系按比例的，而是重点放在图解说明教示之原理上。图式并非意欲以任何方式限制本专利技术教示之范畴。
[0013]图1
‑
1A系根据某些实施例之包含紧密的锁模雷射模块之分析仪器之方块图绘示。
[0014]图1
‑
1B绘示根据某些实施例之并入至分析仪器中之紧密锁模雷射。
[0015]图1
‑
2绘示根据某些实施例之光学脉冲串。
[0016]图1
‑
3绘示根据某些实施例之可由脉冲雷射经由一或多个波导及针对每一室之对应侦测器光学激发之并行反应室之实例。
[0017]图1
‑
4图解说明根据某些实施例之自波导对反应室进行光学激发。
[0018]图1
‑
5绘示根据某些实施例之整合式反应室、光学波导及时间方格化光侦测器之进一步细节。
[0019]图1
‑
6绘示根据某些实施例之可在反应室内发生之生物反应之实例。
[0020]图1
‑
7绘示具有不同衰变特性之两个不同荧光团之发射机率曲线。
[0021]图1
‑
8绘示根据某些实施例之荧光发射之时间方格化侦测。
[0022]图1
‑
9绘示根据某些实施例之时间方格化光侦测器。
[0023]图1
‑
10A绘示根据某些实施例之脉冲激发及对来自样本之荧光发射之经时间方格化侦测。
[0024]图1
‑
10B绘示根据某本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锁模雷射模块，其包括：基底底盘；锁模雷射，其具有组装在该基底底盘上之雷射腔；及增益介质，其位于该雷射腔中且在该锁模雷射产生光学脉冲时展现介于1屈亮度与15屈亮度之间的正热透镜化值。2.根据权利要求1所述的锁模雷射模块，其进一步包括经配置以用泵束激发该增益介质之雷射二极管，其中在该增益介质中对该泵束之吸收导致热透镜化。3.根据权利要求1所述的锁模雷射模块，其中该增益介质包括安置在座架中且不具有主动冷却之固态晶体。4.根据权利要求2所述的锁模雷射模块，其中该锁模雷射针对由于该泵束之光学功率之改变而在自8屈亮度至12屈亮度之范围内变化之热透镜化值，在不对该雷射腔进行机械调整之情况下稳定地产生光学脉冲。5.根据权利要求2所述的锁模雷射模块，其中该锁模雷射针对由于该泵束之光学功率之改变而在自1屈亮度至15屈亮度之范围内变化之热透镜化值稳定地产生光学脉冲。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森，
申请(专利权)人：宽腾矽公司，
类型：发明
国别省市：