[发明专利]用于生成多色和空间自适应光子束的设备

说明书

一种生成设备(DG)包括：●脉冲激光源(SL)，提供具有至少一个波长的初级光子；●成形装置(MM)，作用于初级光子以提供输入光束；●非线性晶体(CN)；以及●控制装置(MC)，在非线性晶体(CN)中生成与输入光束同步并适用于通过电光效应引入非线性晶体(CN)中的相位失配的至少一个电场，以便将输入光束的初级光子转换为具有属于超连续谱的波长的次级光子。

技术领域

本发明涉及用于生成多色光子束的设备，并且涉及使用这种设备的分析系统。

背景技术

如本领域中的技术人员所知，在某些领域中，诸如样品（可能是医学样品）的分析领域，需要空间相干的多色激光源。这种源通常称为连续体，因为它们传递具有基本上在大光谱宽度（一般地，几十纳米至几百纳米）上持续分布的波长的光子束。

这些源基于采用非线性效应的光和物质相互作用而产生。它们通常包括传递具有“初级”波长的“初级”光子的至少一个连续波或脉冲的激光源（参见[R1]）、以及被布置以从初级光子产生包括具有多个“次级”波长的次级光子的输出光束的微结构光纤或非线性晶体。

采用微结构光纤的源允许获得具有从近紫外线（或UV）（约350 nm）延伸至中红外（一般地5 µm）的光谱宽度的稳定发射。由二氧化硅制成的微结构光纤例如在红外线中局限于2.4 µm，并且具有限制发光能力的特质，因此增加光和物质的相互作用并且改善初级波长至大量次级波长的转换。然而，非线性微结构光纤具有小的核心直径，并且因此在有能量的高限制的情况下，立即达到用于损坏它们材料的阈值。因此，采用微结构光纤的这些源不允许获得高输出能量。此外，它们不允许同时获得属于整个UV域（小于340 nm）和整个红外线域的波长。最后，它们不允许均衡不同的波长的次级光子的群速度，这引起不同的波长的次级光子随着时间去同步化。因此，在某些应用中不可以使用这些源，诸如，多路复用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS），具体地，在成像领域中使用以识别和定位样品内的特定化学种类。

非线性晶体代替微结构光纤的使用使得能够避免快速达到损坏阈值。然而当前需要获得次级波长，以用于晶体以相位匹配取向非常精确地定向。因此，只有与一个具体的初级波长相关联的几个具体取向允许获得光谱连续谱，并且仍然主要在红外线域中。还已知的是具有中心对称的格栅的晶体可以生成超连续谱，但是主要使用第三阶非线性（参见[R2]）。

发明内容

本发明的目的具体是改善该情形。

为此，本发明提供了旨在生成多色光子束的设备，并且该设备包括：连续波或脉冲激光源，能够传递具有至少一个波长的初级光子；形成装置，能够作用于初级光子以传输输入光束；以及非线性晶体，被布置以从输入光束产生包括具有多个波长的次级光子的多色输出光束。

这个生成设备的特征在于它还包括控制装置，该控制装置被布置以在非线性晶体中生成与输入光束同步并且能够在非线性晶体中经由电光效应引入相位失配的至少一个电场，以便将输入光束的初级光子转换为具有属于超连续谱的波长的次级光子。

因此，可以获得光子的超连续谱，该光子的波长根据要求可以在从远紫外线至远红外线的范围，同时使群速度的变化最小化。

根据本发明的设备可具有可以单独或组合实现的其他特征，并且具体地：

·它的控制装置可以被布置以在非线性晶体中在垂直于输入光束和输出光束的总方向的第一方向上生成同步电场和/或在垂直于输入光束和输出光束的总方向和该第一方向的第二方向上生成另一个同步电场；

·它的控制装置可包括：第一，取样装置，能够将输入光束分离为朝向非线性晶体引导的主要部分以及辅助部分；以及第二，光电装置，能够在接收到输入光束的每个辅助部分时生成电脉冲；第三，电极，相对非线性晶体放置并且被布置以在接收到每个生成的电脉冲时在非线性晶体中生成（每个）电场；以及第四，延迟装置，被布置以延迟输入光束的主要部分的初级光子使得它们与生成的电场同步到达非线性晶体；