[发明专利]选择和控制光源带宽的系统方法和装置

说明书

技术领域

本发明总的涉及光栅，具体来说，涉及调谐和控制带宽的系统方法和装置，其通过弯曲光栅来选择对中在所选中心波长上的光的波长的带宽来进行调谐和控制带宽。

背景技术

通常使用光栅来选择缩窄的光束。然而，缩窄光束中的波长带宽不是用通常的光栅就可容易地选择的。图1是典型的光束缩窄系统100的简化示意图。该典型的光束缩窄系统100包括光源束102和光栅106，所述光源束102被引导通过光束扩展器104(通常包括一个或多个棱镜)。光栅106具有带许多光栅线110的反射表面108。反射表面108具有曲面112，其基本上等同于扩展的光源束102A的波前曲面114。应该指出的是，光束缩窄系统100的部件102-114未按比例绘出，具体来说，为了示范的目的，曲面112、波前曲面114和光栅的间距作了放大。

扩展的光束源102A包括多个光的波长116A-n。多个光的波长116A-n相对于光束扩展器104以不同角度发散，并在相应不同部位撞击到反射表面108上。

理想的是，选定的光栅线110A反射缩窄的光束124，光束124仅包括以合适角度118朝向光束扩展器104的相应反射波长116E’，使得缩窄的光束124返回通过光束扩展器104，超越光束扩展器104而到光学系统120。遗憾的是，选定的光栅线110A还反射另外波长的带宽，包括比反射的中心波长116E’稍短的波长1502A以及比反射的中心波长116E’稍长的波长1502B。因此，缩窄的光束124包括反射的中心波长116E’以及包括比反射的中心波长116E’稍短的波长1502A和比反射的中心波长116E’稍长的波长1502B的波长的带宽。

调谐光束扩展器104和曲面112内的曲率量，可选择非常精确的中心波长和非常狭窄的最大带宽，例如，对于缩窄的光束124，带宽在反射的中心波长116E’的每侧小于1.0pm(1.0×10^-12米)+/-。然而，调谐光束扩展器104并不能对缩窄的光束124精确地控制或选择最大的带宽和最小的带宽，例如，带宽在在反射的中心波长116E’的两侧0.5至1.0pm+/-。

光学系统120可包括多个使用缩窄的光束124的子系统。某些子系统会要求选定的最大带宽和选定的最小带宽。举例来说，光学系统120可包括扫描仪，其需要若干个对中在选定波长上且跨越可用来产生要求的干扰图形的足够宽度的带宽上分布的波长。

为了连续地满足更加严格的控制带宽的要求，尤其是，包含选定百分比亮度的光谱的宽度，即，分别从全宽半值(“FWHM”)起的95％(“E95％”或简单地“E95”)或E95，需要使中心波长选择和带宽选择光学元件(例如，具有多个色散光学特征，例如，光栅一个面上的槽的色散光栅)的波前互相作用表面变形。这些要求可包括需要更大范围的控制以及将带宽保持在某些小范围内和/或不超过某些选定值。该变形需要在两个平面内，并需要独立地在两个平面中的每个平面内，使变形机构之间的干扰尽可能小，业已发现，需要一种变形机构能够作用更大的变形力，该变形机构诸如使槽横贯色散光学元件的表面(与沿着色散光学元件的长度相比)的槽形成特征的分离变形的机构。申请人提出了现有激光系统带宽控制机构的这些改进。

鉴于以上所述，需要有一种弯曲光栅的系统、方法和装置，用于选择对中在选定中心波长上并具有选定最小带宽和选定最大带宽的光波长的带宽。

发明内容

广义上说，本发明通过提供一种使光栅弯曲来选择对中在选定中心波长上并具有选定最小带宽和选定最大带宽的光的波长的带宽的系统、方法和装置来满足上述需求。应该认识到，本发明可以多种方式来实施，作为一种工艺过程，可包括设备、系统、计算机可读介质或装置。下面将描述本发明的若干个发明实施例。

本文所公开的带宽选择系统和方法包括沿两个不同方向(垂向地和水平地)使色散光学元件的色散反射面弯曲，同时还从水平弯曲力中基本上解耦(decoupling)出垂向的弯曲力。该解耦使得垂向弯曲力和水平弯曲力之间的互相作用或干扰变得最小。使用一个或多个挠曲件来解耦每个垂向弯曲力和水平弯曲力。