[发明专利]实时光学光谱-时间分析仪和方法

说明书

一种光学信号分析装置使得能够利用光谱‑时间分析来同时在时域和频域两者中进行实时和单发分析。该装置包括：光纤抽头耦合器（11），以用于接收从连续波（CW）到超短脉冲（飞秒‑皮秒）的输入光学信号。分光器（13）将该信号的一部分引导到频率通道（15），并且将一部分引导到时间通道（17）。时间通道中的光电二极管（12）直接监测强度演变并且将其转换成电信号。在频率通道（15）中，提供了两个子通道：一个用于CW/准CW，并且一个用于短脉冲分量。信号处理器（19）分析来自时间通道（17）和频率通道（15）的时域和频域数据，并且同时显示时间和频谱演变，使得非重复动态事件的两个不同的信息片可以在不同的域中进行关联。

技术领域

本发明涉及光学信号分析装置和方法，并且更特别地涉及使得能够同时在时域和频域两者中实时分析激光输出的装置和方法。

背景技术

光源由于其广泛的应用已经在过去的几十年内获得了显著的流行。它们的各种活动场景包括光学通信、材料处理、天文学探索、生物成像和其他科学研究，举几个示例，例如光学任意波形生成和相干光谱法。参见G.P. Agrawal的Fiber-Optic Communication Systems，第三版（Wiley，纽约，2002）；L. Shah等人，“Waveguide writing in fusedsilica with a femtosecond fiber laser at 522 nm and 1 MHz repetition rate”，Opt. Express 13，1999-2006（2005）；R.R. Gattass和E. Mazur，“Femtosecond lasermicromachining in transparent materials”，Nat. Photon. 2（4），219-225（2008）；T.Wilken等人，“A spectrograph for exoplanet observations calibrated at thecentimetre-per-second level”，Nature 485，611（2012）；T. Steinmetz等人，“LaserFrequency Combs for Astronomical Observations”，Science 321，1335（2008）；C. Xu和F.W. Wise，“Recent advances in fibre lasers for nonlinear microscopy”，Nat. Photonics 7，875（2013）；N.G. Horton等人，“In vivo three-photon microscopy ofsubcortical structures of an intact mouse brain”，Nat. Photonics 7，205-209（2013）；C.W. Freudiger等人，“Stimulated Raman scattering microscopy with arobust fibre laser source”，Nat. Photonics 8，153-159（2014）；G. Krauss等人，“Synthesis of a single cycle of light with compact erbium-doped fibretechnology”，Nat. Photon 4，33（2010）；S.T. Cundiff和A.M. Weiner，“Opticalarbitrary waveform generation”，Nat. Photonics 4（11），760–766（2010）；以及I.Coddington等人，“Coherent Multiheterodyne Spectroscopy Using StabilizedOptical Frequency Combs”，Phys. Rev. Lett. 100，013902（2008），它们全部通过引用整体地并入本文中。