[发明专利]用于生成具有基本上恒定的能量的多色光子束的设备

说明书

本发明涉及生成设备(DG)，该生成设备包括：脉冲激光源(SL)，生成在具有时间不对称的脉冲内具有至少一个波长的主光子；成形装置(MM)，控制主光子以生成选择性偏振；聚焦的输入光束(FE)；以及光纤(FO)，其中，主光子激发具有由拉曼转换级联导致的不同波长并且形成具有基本上恒定的能量的宽频谱输出光束(FS)的次级光子。

技术领域

本发明涉及用于生成光子的多色光束的设备，并且涉及使用这种设备的分析系统。

背景技术

在某些领域中，诸如样本(可能是医学样本)分析领域，需要传递具有在大光谱宽度(一般地，几十毫微米至几百毫微米)上基本上连续分布的波长的光子的光束的激光源。这种多色源通常称为连续体。

如本领域中的技术人员所了解的，这些源是基于涉及非线性效应的光和物质相互作用产生。它们通常包括传递具有“主(primary)”波长的“主”光子的至少一个脉冲激光源、以及微结构的光纤，以从主光子(primary photon)产生包括具有多个“次级”波长的次级光子的输出光束。表述“微结构的光纤”在本文中理解为意指通常由其中旨在限制发光功率的定义的微结构的二氧化硅制成的光纤，以增加光和物质的相互作用并且因此改善主波长到大量次级波长的转换。例如，这些微结构可以在光纤中形成与光的传播方向横向布置的布拉格光栅并且能够修改通过光看到的色散关系。

采用微结构的光纤的这种源有利地允许获得具有从近紫外线(或UV)(约350nm)延伸至中红外线(一般地5μm)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限制为2.4μm。

然而，非线性微结构的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，立即达到损坏它们材料的阈值。因此，采用微结构的光纤的这些源不允许获得高输出能量。此外，正常色散域中的微结构的光纤的抽运引起经由受激拉曼效应离散生成转换光谱。最后，异常色散域中的波长的转换以皮秒和纳秒激励方式通过孤子效应控制，该孤子效应引起防止使用的在脉冲的时间分布中的不同位置处生成的输出光束的各种次级波长在时域中区分的光谱图。在这些条件下，不可以在某些应用中使用这些源，诸如，在此外不实现荧光辐射的光谱分析的情况下多重相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)。这个多重CARS微波光谱法具体地用在成像领域中以识别和定位样本内的特定化学种类。

发明内容

本发明的目的具体地改善情形。

为此，本发明提供了旨在生成光子的多色光束的设备，并且该设备包括：脉冲激光源，能够传递具有至少一个波长的主光子；形成装置，能够作用于主光子以传递具有所选偏振的聚焦的输入光束；以及光纤，布置为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的脉冲激光源能够在具有时间不对称性的脉冲中传递主光子，以激发具有拉曼转换级联导致的各种波长并且形成具有基本上恒定地分布的能量的宽频谱输出光子的次级光子。

经由非线性效应创建的每个次级波长然后在抽运脉冲(主光子)的持续时间期间具有特定的到达时间，这允许其具有单延迟的特征。次级光子随着时间的过去的这个分布是通过抽运脉冲中的不对称性加剧的非线性动态响应的结果。

因此，通过使用利用时间不对称脉冲抽运的非微结构的光纤(例如，较大核心的标准光纤(诸如，HI 980光纤))，可以获得其光谱的振幅基本上恒定的能量的光子的连续体。

根据本发明的设备可具有可以单独或结合实现的其他特征，并且具体地：

●脉冲激光源可以传递光纤的每米的能量密度，引起非线性生成根据它们各自的波长随着时间的过去传播的次级光子；

●例如，光纤的每米的能量密度可以高于0.2kW/μm²/m；