利用高速光学波长调谐源的设备和方法技术

本发明专利技术可以提供用于例如提供高速波长调谐的设备、源装置和方法的示例性实施例。根据一个示例性实施例，可以提供至少一种装置，该装置被配置为发射电磁辐射，所述电磁辐射具有这样的频谱：（ｉ）平均频率以大于约每毫秒６０００（或２０００）太拉赫兹的绝对速率变化，（ｉｉ）平均频率在大于约１０太拉赫兹的范围上变化，和／或（ｉｉｉ）具有小于约１５千兆赫的瞬时线宽。根据另一个示例性实施例，可以提供至少一种装置，该装置被配置为基于至少一个第一电磁辐射的平均频率而根据时间周期性地来选择至少一个第一电磁辐射，其中周期性地选择以第一特征周期执行。平均频率可以随时间线性变化，其中所述设备可以发射至少一个第二电磁辐射，该第二电磁辐射具有平均频率以第二特征周期根据时间周期性地变化的频谱。此外，第一特征周期可以大于第二特征周期。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的示例性实施例通常涉及光学系统，并且更具体地涉及用于波长调谐的光学波长滤波器系统和方法以及能够利用所述光学波长滤波器系统的波长扫描激光器装置和方法。
技术介绍
为了开发用于光学反射技术、生物医学成像、传感器探询、测试以及测量的波长可快速和宽范围地调谐的激光源而付出了相当大的努力。通过使用腔内窄带波长扫描滤波器获得了窄线宽、宽范围和快速的调谐。通过使用衍射光栅滤波器装置在扩展腔半导体激光器中提供了无跳模、单频率工作。然而，为了获得单频率的激光器工作并且为了确保无跳模调谐，传统技术可能需要使用复杂的机械设备并且限制最大调谐速度。一个经论证的使用传统系统的最大调谐速度被限制为小于lOOnm/s。在一些应用中，例如在生物医学成像中， 对应于大于等于IOGHz的瞬时线宽的多纵模工作可能是足够的。这种宽度可以在光学相干断层扫描技术中提供对组织的数毫米的测距深度并且在光谱编码的共焦显微术中提供微米级横向分辨率(transverse resolution)。通过使用腔内调谐元件(例如，声光滤波器、法布里_珀罗滤波器和检流计驱动的衍射光栅滤波器)可获得大约IOGHz级的线宽。然而，之前提供的扫频小于约IkHz并被滤波器的有限调谐速度限制。对于生物医学应用中的视频速率(例如，大于30帧/秒)、高分辨率光学成像可能需要具有重复速率大于15kHz的更高速的调谐。此外，说明了可以使用多边形扫描滤波器的波长扫描激光器，并且该激光器可以提供达到约lOOOOnm/ms的高速波长调谐。尽管基于高速多边形的波长扫描光源促进了快达约200帧/s的高速成像、快达约lOOOOnm/ms的波长调谐速率，但维持瞬时线宽窄于 0. 15nm仍达到了当前基于多边形的波长扫描滤波器的极限。事实上，本公开的示例性实施例的一个目的是减少或解决本文以上说明的现有技术的程序和系统的缺陷和/或限制。例如，关于更快速的调谐、在快速调谐速率下的宽波长调谐范围和窄瞬时线宽，可能需要波长扫描滤波器装置和程序(例如，激光器程序)的示例性实施例。
技术实现思路
本公开的示例性实施例涉及用于光波滤波的可以提供具有宽光谱调谐范围和窄瞬时线宽的高速波长扫描光的设备、源装置和方法。在本公开的一个示例性实施例中，示例性的高速波长扫描激光器能够包括可以使用多边形扫描镜的高精度波长调谐滤波器、具有半导体光学放大器(SOA)增益介质的短长度激光器谐振器、时间交织光学延迟线和/或升压光学放大器，上述装置例如在所述源的输出端口处。一些示例性光学组件和示例性装置以及短长度激光器腔可以促进在宽调谐范围上的窄瞬时线宽的高速波长扫描。在一个示例性配置中，可以获得大于约41000nm/mS的波长变化率同时具有窄于约0. 2nm的瞬时线宽。 示例性的激光器谐振器可以包括例如具有特别设计的半导体光学增益介质的单向环或线性腔，从而最大化所述增益并且最小化所述激光腔的腔长度。 因此，可以提供根据本公开的设备的一个示例性实施例。在本示例性实施例中，可以提供至少一种装置，该装置被配置为发射电磁辐射。这种示例性辐射可以具有平均频率这样变化的的频谱(i)以大于约每毫秒6000太拉赫兹的绝对速率变化，以及(ii)在大于约10太拉赫兹的范围上变化。例如，所述平均频率可以在大于5千赫的重复速率下反复变化。所述频谱可以具有中心大致集中在1300nm的调谐范围。所述频谱可以具有小于100千兆赫、或者甚至小于 35千兆赫的瞬时线宽。可以提供多边形装置该多边形装置可以被配置为接收与发射的电磁辐射相关联的至少一个信号，并且将所述信号反射和/或偏转到另一位置。此外，可以提供激光器谐振系统，该系统可以形成光学电路并且被配置为控制发射的电磁辐射的空间模式。所述示例性设备可以使发射的电磁辐射在所述激光器谐振系统的至少一部分内基本单向地传播。可以提供根据本公开的设备的另一个示例性实施例。在本示例性实施例中，还可以提供至少一种装置，该装置被配置为发射电磁辐射。这种示例性的辐射可以具有(i)平均频率以大于约每毫秒2000太拉赫兹的绝对速率变化的频谱，以及(ii)小于约15千兆赫的瞬时线宽。根据再一个示例性实施例，可以提供至少一种装置，该装置被配置为基于至少一个第一电磁辐射的平均频率而根据时间周期性地来选择所述至少一个第一电磁辐射，其中周期性选择以第一特征周期执行。所述平均频率可以随时间线性变化，其中所述设备可以发射至少一个第二电磁辐射，该第二电磁辐射具有平均频率以第二特征周期根据时间周期性地变化的频谱。此外，所述第一特征周期可以大于所述第二特征周期。例如，所述第一特征周期可以是所述第二特征周期的至少两倍。所述第二电磁辐射可以具有平均频率以大于约每毫秒2000太拉赫兹的绝对速率变化的频谱。所述第二电磁辐射还可以具有小于约15千兆赫的瞬时线宽。根据本公开的另一个示例性实施例，可以提供一种设备。该示例性设备可以包括至少一种装置，该装置可以被配置为基于第一电磁辐射的平均频率选择所述至少一个第一电磁辐射。所述选择可以由该装置在第一特征自由光谱范围内装置执行。例如，所述设备可以发射至少一个第二电磁辐射，该第二电磁辐射可以具有平均频率在第二特征自由光谱范围内根据时间周期性地变化的频谱。所述第一特征自由光谱范围可以大于所述第二特征自由光谱范围。根据本公开的一个示例性变型，所述第一特征周期可以是所述第二特征周期的至少两倍。所述第二电磁辐射可以具有平均频率以大于约每毫秒2000太拉赫兹的绝对速率变化的频谱。所述第二电磁辐射还可以具有小于约15千兆赫的瞬时线宽。所述平均频率可以随时间线性变化。在再一个示例性实施例中，可以提供一种设备。该示例性设备可以包括至少一种装置，该装置被配置为基于第一电磁辐射的平均频率而根据时间周期性地来选择至少一个所述第一电磁辐射。周期性选择可以以第一特征周期执行。所述示例性设备还可以被配置为发射至少一个第二电磁辐射，该第二电磁辐射具有平均频率在第二特征周期中根据时间周期性地变化的频谱。例如，所述第一特征周期可以大于所述第二特征周期的持续时间的两倍。本公开的示例性实施例的这些和其他目的、特征和优点将基于结合所附权利要求阅读以下本公开的示例性实施例的详细说明而变得显然。附图说明 本公开的进一步的目的、特征和优点将通过以下结合示出了本公开的说明性实施例的附图的详细说明而变得显然，在附图中图1是根据本公开的具有单向环谐振器的高速波长扫描激光器系统/装置的第一示例性实施例的示意图；图2是说明了根据本公开的一个示例性实施例的时间交织光学延迟线和升压放大器的示例性使用的组合的功能框图；图3(a)是根据本公开的时间交织纤维延迟线的一个示例性实施例的图示， 所述时间交织纤维延迟线具有用于复制和粘贴激光器输出的级联的马赫-曾德尔 (Mach-Zehnder)干涉计。图3(b)是根据本公开的时间交织纤维延迟线的另一个示例性实施例的图示，所述时间交织纤维延迟线具有树形纤维延迟，该树形纤维延迟具有用于复制和粘贴激光器输出的法拉第旋转镜；图4是根据本公开的具有单向环谐振器的高速波长扫描激光器系统/装置的第二示例性实施例的示意图。图5是根据本公开的具有线性腔谐振器的高速波长扫描激光器系统/装置的第三实施例的示意图；以及图6是根据本公开的具有线性腔谐振器的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种设备，包括：至少一种装置，该装置被配置为发射具有这样的频谱的电磁辐射，所述频谱的平均频率（ｉ）以大于约每毫秒６０００太拉赫兹的绝对速率变化，以及（ｉｉ）在大于约１０太拉赫兹的范围上变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴汪烈，
申请(专利权)人：通用医疗公司，
类型：发明
国别省市：US