JP2008529068A - 高速に波長スキャンする小型マルチモードレーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】小型レーザシステムは広い範囲にわたってスキャンされることができる。小型レーザシステムは、速いスキャン速度でスキャンされることができる。小型レーザシステムは可変コヒーレンス長を有することができる。特に、約1nm/sに達する連続可変スキャン速度で140nmにわたる波長スキャンと、約10nm/sに達するスキャン速度の離散的な上昇と、1mmから約30mmまでの可変コヒーレンス長が実現されることができる。
【選択図】図8
Description
NλN = 2L …(2)
式(1)及び式(2)において、λNはレーザの平均瞬間出力波長であり、Nはレーザの縦モードの数であり、dは波長と同じ単位で測定された格子定数であり、αは回折格子に対する光照野の入射角であり、βは回折格子からの光照野の回折角度であり、Lはレーザのキャビティの光路長である。Nを固定して波長チューニングしている間、式(1)及び式(2)の二つの条件が同時に満たされている場合、結果としてレーザは連続的に同調し、いかなる縦モードホップも生じない。上記2式の条件を満たす機械的な解決方法はいくつかあるものの、サイズや所望のチューニング速度を大幅に下回るチューニング速度のために、市販されているものや学術誌に掲載されたものは限られている。Nを固定し、上記式(2)に満たすために鏡や回折格子を回転させるために要される機構は、たいてい常に複雑な機構であり、大きな内部質量を有する。そしてそれは、高速チューニングに必要な高速駆動を妨げる。
これらのモードジャンプが存在する場合、レーザはもはや連続同調可能レーザでなくなる。そしてレーザの動的コヒーレンス長が不規則になり、システムの静的コヒーレンス長以下に悪くなる。モードジャンプの大きさを低減するためには、キャビティの長さを長くすることができる。しかしそれはレーザをよりマルチモード態様にし、そのためコヒーレンス長を短くもする。
ここでHWHMは、最大値の100%から最大値の50%まで干渉図形を変えるために要する干渉計中の複数の鏡の一つの移動である。2という係数は、マイケルソン干渉計の可動アームにおける往復(前進と後進)を意味することに注意されたい。
られた。縦モード数Nの放射状の上昇がレーザの中心波長に生じる最小を有するように、’355特許は注意深くバランスをとられたキャビティ構造を有する。波長の関数であるNがシステムのチューニング範囲内の最小を通らないよう構成されたシステムは、良好に動作する。この構成は、レーザがその波長範囲にわたってスイープされる時に、波長の単位変化あたりのNの顕著な変化を有したことを確実にした。Nのこの変化を提供する構造を用いた操作は、レーザの全チューニング範囲にわたる高度に安定したコヒーレンス長を与えることが示された。一方、’355特許のように、1次の補償を提供するためにバランスがとられた同じレーザを操作することは、この同じパフォーマンスを一般的に与えなかった。さらにマルチモードシステムは、’355特許に開示されたシングルモードシステムより良好に動作する。
101…光生成セクション
102…伝搬セクション
103…チューニング素子セクション
Claims (19)
- 二つの反射器の間に形成された光学キャビティであって、複数の光学モードをサポートする前記の光学キャビティと、
前記光学キャビティ内に配置された光増幅媒体と、
前記光学キャビティに配置されたチューニングセクションであって、前記増幅媒体から光を受け、前記複数の光学モードのモードの間でチューニングする前記のチューニングセクション
とを備える同調可能マルチモードレーザ光源であって、
約2mmより大きいコヒーレンス長で、外部キャビティにおいて波長同調されたマルチモードレーザが形成される前記の同調可能マルチモードレーザ光源。 - 前記チューニングセクションが、前記光増幅媒体の中心波長の約5%より広いチューニング範囲にわたってチューニングすることが可能であり、約20kHzから約50kHzの間の波長スキャン周期でスキャンすることが可能である請求項1に記載の光源。
- 出力パワーが0.5mWより大きい請求項1に記載の同調可能マルチモードレーザ光源。
- 前記キャビティのフィルタ機能によって、前記複数のモードの平均が、前記チューニングセクションで同調された前記波長に依存する請求項1に記載の光源。
- 前記チューニングセクションが、前記光学キャビティでサポートされる複数のモードに含まれるモードの一式の間で変える請求項4に記載の光源。
- 前記光学キャビティの長さが、前記チューニングセクションの前記チューニング範囲を通して、ほぼ一定である請求項1に記載の光源。
- 前記チューニングセクションが、前記光学キャビティの前記長さをほぼ一定に保つ請求項6に記載の光源。
- 前記キャビティの部分の長さが、前記チューニングセクションによって生じた長さの変化を相殺するよう調整される請求項1に記載の光源。
- 前記光増幅媒体及び前記チューニングセクションの間の前記キャビティに配置された光伝達媒体を更に備える請求項1に記載の光源。
- 前記光伝達媒体が自由空間である請求項9に記載の光源。
- 前記光伝達媒体が光を透過させる液体、ガス、又は固体である請求項9に記載の光源。
- 前記光伝達媒体が光ファイバである請求項9に記載の光源。
- 前記光増幅媒体が半導体増幅素子である請求項1に記載の光源。
- 光学スキャナに配置された分散素子であって、前記増幅素子から光を受ける前記の分散素子と、
前記分散素子から光を受けるためのレンズ系と、
前記レンズ系に光学的に向けられたスリット鏡であって、前記レンズ系の焦点面に配置された前記のスリット鏡
とを備える可変波長選択セクションを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の光源。 - 前記高速機械式波長チューニングセクションが、分散部、分光光学フィルタ部、及び反射部を備える請求項1に記載の光源。
- 前記反射部が前記分散部である請求項15に記載の光源。
- 前記反射部が前記キャビティの第2のエンドリフレクタとして機能する請求項15又は16に記載の光源。
- 前記反射部が前記分光光学フィルタ部と結合されている請求項15乃至17のいずれか1項に記載の光源。
- 前記高速機械式波長チューニングセクションが、分散部、分光光学フィルタ部、光学画像化部、及び反射部を備え、前記光学画像化部及び前記反射部が、光学キャッツアイ配置に構成されている請求項1に記載の光源。
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