【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于脉冲电磁辐射的辐射源领域。
技术介绍
1、超短脉冲激光器由于其在时域中的脉冲形状和在频域中的梳状结构而成为工业和科学中的强大工具。一个特别有趣的配置包括将这些激光器中的一对同步在一起，使这对激光器具有稍微不同的脉冲重复率。所得到的一对激光器被称为“双梳”，这是“双光学频率梳”的缩写。两个脉冲激光器均在(光)频域中生成频率梳，并且脉冲重复率应该略有不同(几hz到几mhz)，使得两个梳的拍频信号是具有较低频率的梳(例如，在微波区域中)。双梳可能对构建光学传感器特别感兴趣。然而，双梳激光源目前非常昂贵且笨重，因为双梳激光源通常是通过将两个复杂的激光器与先进的稳定电子设备锁定在一起而合成的。这导致此类装置成本高昂，阻碍了此类装置在研究实验室之外的广泛采用。
2、克服这个问题的一个策略是从单个激光腔装置中生成双梳激光器。通过在一个腔中生成两个梳，在不需要有源反馈的情况下，以简单的设置实现了高互相干性。然而，缺乏同时提供梳之间的最小串扰、可调整的重复率差异、足够高的互相干性以及在功率、脉冲持续时间和重复率方面灵活的激光性能的方法。
3、双梳激光源具有显著的特性，这些特性可以在时域或频域中理解：考虑到时域，来自两个梳的脉冲之间的相对延迟是随时间扫描的，并且该扫描速率可以远快于通过机械手段可能达到的速率。关于频域，重复率差异使得两个激光器的单独频率梳线能够通过光电探测来解析，这是一种称为双梳光谱的技术。
4、双梳的这些特性支持许多实际重要的传感应用，包括超高分辨率傅里叶变换光谱(fts)、通过泵
5、n.bourbeau hébert等人在optics express 25第8168页(2017)中公开了一种自校正的基于芯片的双梳光谱仪。该光谱仪在腔中有两个无焦排列的波导装置。在高斯光束传播理论的背景下，该无焦腔不是一个稳定的腔，并且因此光谱仪仅仅是因为存在两个波导而工作。两个波导之间的差异(例如，不同的波动)将导致两个梳的在特性中的相应差异。
6、m.kowalzyk等人在laserphotonics rev.15，2000441(2021)中公开了一种双梳飞秒固态激光器，其具有使用双折射增益介质的固有偏振复用，该双折射增益介质由于双折射而导致两个正交偏振的腔内光束。在双折射增益介质的两种偏振态下的激光，通常使得激光腔设计更具挑战性，并且意味着在效率和灵活性方面进行折衷，并且会在两个梳的规格之间引入差异。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种脉冲电磁辐射的辐射源，该辐射源生成两个几乎相同的辐射脉冲串，这两个辐射脉冲串的脉冲重复频率稍微不同或者甚至相等，该辐射源克服了现有技术辐射源的缺点。特别地，与上述讨论的辐射源相比，应该能够以更低的成本制造和操作该辐射源。本专利技术的另一个目的是提供一种辐射源，该辐射源输出具有强相关特性的两个几乎相同的辐射光束。
2、这些和其他目的通过权利要求中定义的辐射源来实现，该辐射源包括无源器件，例如，双棱镜，其表面部分彼此成(相对较小的)角度，使得在激光谐振器内光束的不同入射点处存在不同的角度。
3、由于表面部分彼此成一定角度，所以空间分离的第一和第二辐射部分(这不排除辐射部分在谐振器内的某些位置重叠或甚至重合的可能性)是在谐振器中彼此独立循环的明确稳定的辐射光束。因此，无源器件导致谐振器的多路复用，并且该设备将产生通过输出耦合器耦合出的至少两个独立辐射光束，这两个独立辐射光束具有强相关的特性。
4、与现有技术相反，在现有技术中教导了具有球面的无源谐振器器件，例如，透镜或曲面镜，无源器件在第一和第二辐射部分之间产生空间分离。因此，对于不同的辐射部分，不需要在腔中存在双折射增益介质或不同的波导。这意味着无源器件不同于具有用于准直/聚焦谐振器中辐射的球面的常规谐振器组件，例如，透镜或曲面镜。
5、根据本专利技术的方法产生空间上不同的腔模式，这使具有从单个谐振器发出两个(或两个以上)激光光束的设计成为可能，因此具有最少的组件。然而，如下文所解释的，在空间上不同的腔模式之间具有最小串扰的设计是可能的。此外，与一对单独的激光器相比，重复率差异能够非常精细地调谐，例如，通过调整无源器件在谐振器内的位置。最后，由于辐射部分可以共享这些组件，因此波动通常将会影响两个辐射部分，由此相对波动小于使用单独激光器的方法。
6、与wo 2016/049787中教导的方法相比，根据本专利技术的方法另外具有显著的优点，即可以使用标准激光器组件，而不需要任何双折射晶体，这通常使得激光腔设计更具挑战性，并且意味着在效率和灵活性方面进行折衷。此外，本专利技术的方法可以放大到从单个设备发出多于两个光束，而wo 2016/049787的方法限于正好两个光束。
7、无源器件(或者在多个无源器件的情况下，至少一个无源器件，例如，所有无源器件)可以是单片器件，两个表面部分都是公共单片体的表面部分。这具有这样的优点，即主体特性的波动(例如，温度波动)对于两个辐射部分是相同的。
8、例如，无源器件可以是双棱镜。双棱镜是类似棱镜的光学器件，其顶角几乎为180°，从而导致该顶角的表面部分之间的角度彼此成小角度(δ)，该小角度可以是最多10°或最多5°，例如，大约1°到2°。与顶点相对的表面部分可以是基本平坦的。双棱镜的特殊情况是具有δ<0的器件，即凹面结构。在这种情况下，条件可能是-10°δ<0。不排除其他角度，尤其是绝对值为10°或更大的角度。如果双棱镜是透射双棱镜，则双棱镜角度的选择除了取决于腔设计外，当然还取决于双棱镜材料的折射率。
9、双棱镜可以被放置成以透射方式操作(即，双棱镜对于谐振器中的辐射可以是透明的，并且辐射部分透射通过彼此成小角度的表面部分)。双棱镜的背面(与顶点相对的表面部分)可以是平坦的，或者可以具有使其能够执行进一步功能的结构，例如，用于具有透镜效果的小曲率等。此外，双棱镜可以用于影响偏振，例如，通过使背面处于布鲁斯特角。
10、已经证明，对于较高的重复率，例如，至少1ghz的重复率，在反射配置可能更难以组装的情况下，透射操作尤其有利，相应地具有较小的谐振器光束路径长度。
11、可替代地，双棱镜可以在反射中操作，即辐射部分被相应的表面部分反射。在后一种情况下，双棱镜背面的结构不起任何作用，并且在许多实施例中可以是任意的。然而，在其他实施例中，背面可能受到其他激光器配置的约束。例如，该背面可以被涂覆成对于未被增益介质吸收的剩余泵浦光是透射的。因此该表面可以选择性地设计成具有有用的特征。
12、作为双棱镜的替代方案，无源器件可以是不同的无源光学器件——单片或包括多个部件——具有至少两个彼此成一定角度的表面部分。
13、通常，在双棱镜的情况下，彼此成一定角度的表面部分可以是离散的平坦表面部分。
14、无源器件的另一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于发射电磁辐射的设备(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述增益元件是激光增益元件，并且其中，所述输出耦合器(5)被配置为将所述谐振器中的一部分辐射耦合出所述谐振器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述增益元件是生成与泵浦频率不同频率的辐射的非线性光学增益介质，例如，光学参数放大介质，并且其中，所述输出耦合器(5)被配置为将所述谐振器中的一部分辐射耦合出所述谐振器，或者被配置为将所述增益元件中通过光学参数放大产生的闲频辐射耦合出所述谐振器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述光学装置包括放置在所述光束路径中的所述谐振器中的锁模器(6)，由此，所述第一和第二辐射部分(31、32)形成第一和第二锁模脉冲光束。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述锁模器(6)是无源锁模器。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述锁模器(6)包括可饱和吸收器。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述可饱和吸收器集成在分层半导体结构中，所述分层半导体结构用作所述谐振器中所述辐射的
8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其中，所述第一辐射部分和所述第二辐射部分入射到所述锁模器上空间分离的光斑上。
9.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中，所述第一和第二辐射部分(31、32)在不同的第一和第二位置与所述增益元件(4)相互作用。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述泵浦装置包括光学泵浦，所述光学泵浦被配置为生成泵浦辐射(21)并将所述泵浦辐射(21)引导到所述增益元件(4)上，其中，所述泵浦装置包括分束器，用于在入射到所述第一位置的部分和入射到所述第二位置的部分之间分割所述泵浦辐射(21)。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，从泵浦强度噪声到辐射部分噪声的传递函数对于每个辐射部分是相同的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述无源器件(10、110)是单个单片元件。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述无源器件(10、110)是双棱镜或轴棱镜。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括调整机构(41)，用于调整所述无源器件(10、110)相对于所述光学装置的其他组件的位置，由此，所述第一辐射部分(31)和所述第二辐射部分(32)的光束路径长度之差是可调的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，通过所述光学装置的每个元件与两个辐射部分相互作用，所述第一和第二辐射部分(31、32)共享所述光学装置的所述相同的元件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于发射电磁辐射的设备(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述增益元件是激光增益元件，并且其中，所述输出耦合器(5)被配置为将所述谐振器中的一部分辐射耦合出所述谐振器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述增益元件是生成与泵浦频率不同频率的辐射的非线性光学增益介质，例如，光学参数放大介质，并且其中，所述输出耦合器(5)被配置为将所述谐振器中的一部分辐射耦合出所述谐振器，或者被配置为将所述增益元件中通过光学参数放大产生的闲频辐射耦合出所述谐振器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述光学装置包括放置在所述光束路径中的所述谐振器中的锁模器(6)，由此，所述第一和第二辐射部分(31、32)形成第一和第二锁模脉冲光束。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述锁模器(6)是无源锁模器。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述锁模器(6)包括可饱和吸收器。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述可饱和吸收器集成在分层半导体结构中，所述分层半导体结构用作所述谐振器中所述辐射的反射器。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其中，所述第一辐射部分和所述第二辐射部分入射到所述锁模器上空间分离的光斑上。
9.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·凯勒，C·菲利普斯，J·普佩奇斯，B·维伦伯格，
申请(专利权)人：苏黎世联邦理工学院，
类型：发明
国别省市：
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