[发明专利]激光装置

说明书

本发明涉及激光装置。

光参量发生器(OPG’S)已经用于产生在某一光谱范围类似激光的输出。所述OPG包括加有泵源的非线性晶体材料。所述的光谱范围由泵源的波长，所使用非线性材料的类型和相关的几何结构类型限定。OPG的输出通常谱段相当窄，由所述晶体的轴相当于泵的轴的角度所确定的波长为中心。传统上，通过改变晶体的取向或温度可以连续调整中心波长，调整工作是通过利用动量守恒定律进行的，也就是非线性光学的术语-相位匹配。通常，对于晶体的某一取向，只有窄的信号光谱范围和闲波长满足相位匹配条件，这样只能同时产生窄的信号光谱范围和闲波长。已经尝试使用颜料或振动跃迁激光系统以便获得较宽的谱段输出，但是在颜料系统中使用的颜料可能有害，需要特别注意安全，而振动跃迁系统操作复杂，而且获得的波段窄，通常小于50nm。

根据本发明的第一方面，激光装置包括一个非共线光参量发生器(OPG)；和一个泵波源；所述OPG包括固定安装在发生器中的非线性晶体；其中泵波和所产生的每个波相对非线性晶体的光轴的取向大体如下，即使得在所产生的波之一的波长对泵波的取向的调整曲线上产生拐点，从而获得宽的光谱输出。

本发明利用比传统的宽光谱装置坚固、安全和操作简单的装置产生宽谱段输出，也给出较宽的波段。

最好，所述装置进一步包括用于形成谐振腔的反射装置，至少所产生的波之一在其中谐振。泵波可以直接进入OPG或通过反射装置，但是最好，所述激光装置进一步包括一对反射镜，从而泵波与OPG耦合。

最好，所述反射镜包括一对分色镜。

最好，所述装置进一步包括泵波反射装置，从而增强泵波源的强度。

根据本发明的第二方面，一个放大器包括根据第一方面的装置和向装置中注入籽波(seed wave)的装置。

在传统的窄波段OPG放大器中，OPG中的晶体必须旋转以便与籽波的波长匹配，但是在本发明中就不需要这样，从而简化了结构。本发明还能够获得宽的增益波段和增大的光谱范围，以便于宽带放大。

根据本发明的第三方面，可连续调整的窄带源包括根据本发明第一方面的激光装置，进一步包括反射装置；其中所述反射装置包括至少一个反射镜和调整装置；而且其中所述的至少一个反射镜固定，而调整装置可动安装，以便产生可连续调整的窄波段输出。

传统上，每次调整泵源时都需要对晶体重新定向，但是本发明只需调节调整装置。

调整装置可以包括一个校准器(etalon)，但最好调整装置是色散的。可以使用任何适合的具有色散特性的元件，但是最好色散的调整装置包括一个安装有利特罗或Littman棱镜的光栅，一个利特罗棱镜或声光偏转装置。

根据本发明的第四方面，相干X线断层术源包括根据本发明的第一方面的激光装置。

本发明的装置的增大的带宽给出更短的相干长度，允许以高分辨率进行3-D成象。

根据本发明的第五方面，分析介质的光谱的系统包括根据本发明的第一方面的激光装置；该系统还包括分析装置；其中所产生的波之一与介质接触；而且分析装置分析所产生的波与基质接触之后的光谱。

下面将结合附图描述根据本发明的激光装置的例子及应用，其中

图1示出了根据本发明的激光装置；

图2示出了用于形成振荡器的根据本发明的激光装置；

图3示出了具有附加泵波耦合反射镜的根据本发明的激光装置；

图4示出了图3装置的调整曲线；

图5是根据本发明的又一激光装置；

图6示出了图5装置的调整曲线；

图7是根据本发明的具有Ⅱ型相位匹配几何结构的激光装置；

图8是图7中装置的调整曲线；

图9是根据本发明的用于产生调整的窄波段输出的激光装置；

图10示出了包括根据本发明的激光装置的光谱分析系统；

图11描述了图10的系统中的波的产生；

图12示出了又一包括根据本发明的激光装置的光谱分析系统；

图13描述了包括根据本发明的激光装置的宽波段光参量放大器(OPA)的几何结构；以及

图14描述了用于通过散射介质进行高分辨率3D成形的成象系统的本发明的激光装置。

图1描述了根据本发明的激光装置的第一个例子。该装置包括由非线性晶体1形成的光参量发生器(OPG)，其中限定了光轴2。泵波3从泵源4输入并相对光轴2以角度α从晶体1中射出。产生的波5相对光轴2以角度β从晶体1中射出。在图2a中，设置了一对反射镜6、7，它们构成产生信号波5的驻波谐振腔，此种情况下的谐振波，从而形成光参量振荡器(OPO)。或者，利用一个附加反射镜，反射镜6、7可以形成环形腔。