[发明专利]偏振稳定的宽可调谐短腔激光器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月27日提交的当前仍待定的美国临时专利申请N0.61/676712的权益。美国临时专利申请61/676712的公开内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及可调谐激光器、宽可调谐激光器、波长扫频源、放大的可调谐激光器、快速调谐激光器以及通过这些装置启用的光学系统。

背景技术

宽范围和快速可调谐激光器对各种检测、通信、测量、医疗、样品修正和成像系统是重要的。例如，扫频源光学相干层析(SSOCT)系统采用重复扫频可调谐激光器来产生广泛材料范围的处于表面下的显微结构图像。在SS-OCT中，宽调谐范围转化为更高的轴向测量分辨率，并且更高的调谐速度能够实现实时采集大量数据集。此外，可变的调谐速度可根据不同应用的需要权衡成像距离和分辨率。最后，相当于窄线宽的长相干长度能够实现长成像范围。需要快速且宽可调谐激光器的系统的另一个例子为瞬态气体光谱技术，例如其描述于(Stein,B.A.,Jayaraman,V.Jiang,J.J,et al.,“Doppler-limited H20and HF absorption spectroscopy by sweeping the 1321-1354nm range at 55kHz repetition rate using a single-mode MEMS-tunable VCSEL,”Applied Physics B:Lasers and Optics 108(4),721-5(2012))中。在气体光谱学中，例如在发动机测温时，调谐速度能够表征时变过程。窄光谱宽度能够解析窄的吸收特性，比如那些在低气体温度中出现的特性。其它瞬态光谱的应用包括爆炸物监测或其它非重复的处理过程。

除了宽可调谐性和长相干长度，可调谐激光器用于各种应用的其它重要参数包括调谐速度和调谐速度的可变性。在SS-OCT中，增加调谐速度能够对时变的生理过程进行成像，以及对更大的数据集进行实时体积成像。还对于SS-OCT，调谐速度的可变性使得在单个装置中能够实现高速高清分辨率的短程成像和低速低分辨率长范围成像之间的切换，其具有很大的实用性，例如用于眼科成像，比如在(Grulkowski,I.,Liu,J.J.,Potsaid,B.et al.,“Retinal,anterior segment and full eye imaging using ultrahigh speed swept source OCTwith vertical-cavity surface emitting lasers,”Biomed.Opt.Express,3(11),2733-2751(2012))中所描述的那样。以类似的方式，光谱学及其它检测应用受益于高速和可变速度。

此外，宽可调谐激光器的期望特性还包括高输出功率、中心波长灵活性、光谱成形输出、整体且低成本制造以及对阵列技术的兼容性。几乎对于每个应用，高功率会增大信噪比。在更多种多样的应用中，中心波长的灵活性转化出更多的实用性。频谱成形输出也增大信噪比，并且改善热量管理。整体的、低成本的制造具有明显的优势，而阵列技术简化了多源复用过程中的应用。