[发明专利]波长选择装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种基于超连续谱的快速波长选择装置。

【背景技术】

超连续谱光源不仅具有超宽带，同时还具有良好的相干性和准直性，以及可以与激光相媲美的高亮度，在超短脉冲产生、光计量学、光通信以及生物医学成像等领域获得了广泛的应用。在实际应用中，如何对超连续谱光源带宽范围内所需的特定波长进行快速选择，已成为上述众多应用领域亟待解决的关键问题。

传统的对超连续谱中所需波长进行选择主要通过以下三种方法来实现：

(1)采用光学滤光片进行波长选择，如图1所示，通过配置相应的带通滤光片，从超连续谱中筛选出所需的波长。这一方法在实际操作中颇为不便，只能通过手动更换滤光片或者旋转装有多个滤光片的镜架来实现波长的切换，其切换速度慢，且针对所需的每一个波长，都需要购置相应的滤光片。

(2)采用棱镜分光计结合狭缝进行波长选择，如图2所示，采用棱镜将超连续谱中不同波长的光谱成分在空间横向展开，通过一定宽度的狭缝选取一定带宽的光谱，并通过移动狭缝的位置来选择不同的波长。这一方法可以实现较为快速的波长选择(可达毫秒级)，但由于狭缝需要机械运动，受机械运动固有的惯性、漂移、性能退化等因素的影响，在长期的使用过程中，波长选择的精度难以得到保证。

(3)采用声光器件进行波长选择，如图3所示，利用声光衍射效应实现超连续谱中不同波长成分在空间的横向分离，并通过改变声光器件的工作频率选取出所需的波长。这一方法基于声光互作用原理，无需机械移动任何部件即可实现快速波长选择(可达微秒量级)，且波长选择精度高，可重复性好。但由于声光器件本身存在严重的色散效应，往往使得出射的激光脉冲被严重展宽，峰值功率也严重下降。这一方法应用于多光子显微成像以及高精度微细加工等领域时，往往造成激发效率降低，甚至不能实现激发，从而带来图像质量下降以及加工精度降低等众多问题。

【发明内容】

基于此，为解决传统的采用声光器件进行波长选择过程中存在的色散效应及激光脉冲被展宽的问题，有必要提供一种能实现色散补偿，对激光脉冲进行有效压缩的波长选择装置。

一种波长选择装置，包括用于实现不同波长成分在空间分离的声光偏转器、透镜及用于选择特定波长的具有狭缝的挡板，此外，还包括设置在所述透镜与所述挡板之间的用于补偿所述声光偏转器所引起的延时色散的液晶空间光调制器，所述声光偏转器和所述液晶空间光调制器分别位于所述透镜的两个焦点处。

优选的，所述声光偏转器的工作频率f须满足如下公式：

f=λcfcλ,]]>

其中，λ_c为所述声光偏转器的设计中心波长，f_c为所述声光偏转器的中心频率，λ为所需的特定波长。

优选的，所述狭缝的宽度ΔD须满足如下公式：

ΔD=ΔλfvF,]]>

其中，Δλ为所需的特定波长光的带宽，F为所述透镜的焦距，v为所述声光偏转器中声波传播速度。

优选的，所述液晶空间光调制器上所加的相位函数Φ(ω_j)须满足如下公式：