CN103814317A - 可控的多波长光纤激光源 - Google Patents

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Abstract

本发明在至少一个实施例中披露了激光系统，所述激光系统包括光纤激光源、偏振控制器和波长转换器。利用偏振控制器可控制泵浦波长与信号波长之间的相对功率分布。可选的相位补偿器用于控制输出激光束的偏振态。在不同的实施例中，可在至少约100:1的范围上控制多个波长间的相对功率分布。

Description

可控的多波长光纤激光源
技术领域
本发明涉及具有多个输出波长的光纤激光源，并且尤其涉及用于在各波长控制能量的方法和系统。
背景技术
在过去的几年里在工业和科学应用中对于光纤激光源的利用在度量衡学、成像和材料加工应用已有增加。基于光纤的激光系统现在对于许多应用已为大家接受，并且尤其适于在低到中脉冲功率的高重复率应用。
非线性光学加工和介质可用于将光纤激光器的基本输出波长转换成光纤激光源不可用的另一波长。波长转换的信号可通过谐波转换、和频或差频混合、参量放大、拉曼位移、自相位调制（SPM）和/或其它合适的非线性过程来产生。
采用多个波长可能是有益的。例如，在太赫兹(THz)应用中，一个波长用于产生THz辐射，而另一波长用于检测THz脉冲。相似地，在时间选通的泵浦和探测测量中，第一波长用于激励对象，而第二波长用作探测(探针)。在一些激光加工应用中，第一波长可用于预加工靶材料，而第二波长用于进一步加工靶。
下述的专利、公开的专利申请和公开物至少部分涉及光纤激光器和放大器、光学测量技术和/或用于产生激光脉冲组的不同结构：美国专利5,450,427；US5,818,630；US5,880,877。另外，美国专利5,361,268披露了可切换的双波长频率转换激光系统。
不同的技术可用于泵浦和信号波长之间的切换。作为一个示例，可通过将非线性晶体移入和移出泵浦激光束或通过操纵泵浦激光束接通和断开晶体来进行在泵浦波长和信号波长之间切换激光输出。不过，这提供泵浦或信号作为单个输出，而没有连续或高分辨率控制泵浦或信号功率。此外，保持临界对准是困难的。作为一个可替换例，通过改变温度、入射角等来调整非线性晶体的相位匹配可以改变信号光的功率。不过，调节范围通常受限并且调整可能影响波长。作为另一个示例，可采用多个光学路径(光程)，使光调制器/偏转器选择性地将泵浦辐射引向非线性晶体或输出，但所述结构可增加系统的复杂性。
非线性晶体中的相位匹配条件通常对于输入和输出激光束的偏振态是敏感的。例如，当采用Ⅰ型(ooe)相位匹配，仅有其偏振平行于非线性晶体的正常轴的泵浦光有助于可用的非线性过程。因此，可通过改变泵浦源的偏振态来控制信号功率。
允许相位匹配的非线性晶体通常是双折射晶体。因此，透射光的偏振态会改变，除非最初的偏振平行于晶体的光轴。在所述情况下，输出激光偏振可能变成椭圆偏振。对于偏振是关键的有些应用来说，不明确的椭圆偏振态可能是不希望的。
波片(例如，四分之一波片和/或半波片)可用于校正相位延迟。不过，简单地将波片添加入光束路径(光路)可能不能完全补偿由非线性晶体产生的相位延迟。每当能量分布变化时偏振态可能变化，这需要调节波片。另外，如果没有事先在空间上被分离，波片会影响泵浦和信号波长的偏振态。分离泵浦和信号光以及调节波片增加了激光系统及其操作的复杂性。
发明内容
本发明的一个目的是提供简单和强劲的多波长光纤激光源，其中多波长间的能量/功率分布是可调节的。例如，控制泵浦和信号波长之间的能量的分布对于THz产生、材料加工、泵浦和探测测量和其它应用可能是有利的。
在一个方面，本发明的特征是波长转换单元，所述波长转换单元具有非线性晶体，以及设置在晶体前的偏振控制器。通过偏振控制器例如通过调节偏振控制部件在泵浦和信号波长之间可控制激光功率分布。波长转换单元可与下游的可切换光学滤波器结合以选择输出波长。
在本发明的另一方面，相位补偿器被设置在非线性晶体之后，以控制输出的偏振态。
至少一个实施例包括激光系统，所述激光系统包括：光纤激光源，所述光纤激光源产生具有第一波长的输入光束；偏振控制器，所述偏振控制器控制输入光束的偏振；和，波长转换器，所述波长转换器接收来自偏振控制器的输入光束并产生波长转换的光束。在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率。偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率是可控的，并且激光系统输出包括在第一和第二波长可检测到的功率。
在一些实施例中，包括了光谱选择性滤波器，以选择第一波长或第二波长。
至少一个实施例包括激光系统，所述激光系统包括：光纤激光源，所述光纤激光源产生具有第一波长的输入光束。所述源包括基于光纤的激光器和/或放大器，和偏振保持光纤(保偏光纤)。偏振控制器被设置成以便控制从激光源接收到的输入光束的偏振，并输出具有希望偏振的第一光束。偏振控制器能够在全部可用功率到近消光的基本连续范围上进行偏振调节。所述系统包括波长转换器，所述波长转换器接收来自偏振控制器的第一光束并产生波长转换的光束，其中在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率。所述偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率通过偏振控制器来控制，并且激光系统输出包括在第一和第二波长可检测到的功率。
附图说明
图1A示意性地示出了根据本发明的可控波长基于光纤的源的示例。图1B示出了根据本发明的实施例的示例性结构。
图2示意性地示出了泵浦和信号波长之间的功率分布通过偏振控制器进行控制的示例。
图3是示出通过利用偏振控制器控制信号功率获得的泵浦和信号输出的测量结果以及信号功率与SHG产生的角度相关性的一致性的图表。
图4A和4B示意性地示出了利用相位补偿器控制泵浦光的偏振态的示例。
具体实施方式
如本文所提及，术语“波长”一般是指中心波长，围绕该波长存在有预定的、定义的或标称光谱带宽，并且所述带宽可对应于窄的、准单色范围的波长（例如，1nm的一部分）或更宽光谱带宽（例如，大于1nm）。举例来说，光谱带宽可能是激光脉冲宽度的函数，并且可能由于非线性波长转换过程而被展宽。
如本文所提及，当足够高于噪声或偏振消光水平时，信号功率可被视为是可检测的，允许可靠的加工或测量。例如，所述标准可通过信(号)噪(声)比为至少约3:1并且优选为约10:1来表征。
激光源的基本波长输出可被称作“泵浦”并且波长转换的输出为“信号”，所述术语用于基于激光的“泵浦-探测”应用的上下文中。
如本文所提及，能量（或功率）的分布可通过多个波长中相对信号功率和/或能量例如在两个波长的脉冲功率比来表征。
“激光(光)束”是指基于激光的系统内连续的、准连续的、和/或脉冲调制的能量或功率。
“脉冲(调制的)激光(光)束”是指一个或一系列激光脉冲，可通过脉冲参数例如脉冲持续时间和重复率或占空比来表征。“脉冲(调制的)激光(光)束”可包括脉冲串或短激光脉冲群。脉冲激光束的参数可以变化。
“准-CW”是指具有相对较长的脉冲宽度的激光输出，例如，10μs。
“CW激光器”是指连续或近乎连续的发出辐射的激光器，并且可通过在正常作业期间非常高的占空比来表征。
激光源特征可被组合，并且不互斥。例如，已知“CW锁模激光器”以连续运行发射锁模脉冲串（例如，参见photonics.com/continuous_wave_operation.html对于锁模激光器的描述）。
本发明的至少一个实施例，例如如图1A所示，包括基于光纤的激光源110，所述基于光纤的激光源110产生具有第一波长的输入激光束；偏振控制器120，所述偏振控制器120具有接收输入光束的一个或多个偏振控制部件；波长转换器130（例如，波长转换单元），所述波长转换器130可包括准相位匹配（QPM）非线性晶体；和可选的相位补偿器140。QPM非线性晶体可包括周期性极化铌酸锂（PPLN）。
基于光纤的激光源110是优选的，尽管可采用其它合适的激光源。激光源可包括脉冲激光器、CW激光器和/或准CW激光器中的一种或其组合。例如，激光源可包括增益开关源、q-开关源、和/或锁模源，包括CW或Q-开关锁模激光器。在优选的实施例中，源输出是线性偏振的。
具有预定输出偏振态的光纤激光器或激光放大器是希望的。例如，偏振保持（PM）光纤(保偏光纤)可用于光纤激光器110，以保持其输出的偏振。稀土掺杂的光纤是光纤激光器或光纤激光放大器中希望的增益介质。
波长转换器130对于其输入处的偏振态（例如：泵浦偏振）是敏感的。例如，当PPLN晶体用于转换器并且泵浦光的偏振平行于晶体的偏振，则满足相位匹配条件。因此，通过利用偏振控制器120来控制波长转换器130的输入处的偏振态，可以控制QPM晶体或其它转换元件的转换效率。因此，在波长转换器130的输出处的波长相关信号功率可从最大可用输出变化到近消光。图1B示出了示例性优选系统，包括用于波长转换的非线性晶体130a，相位补偿器140-a，和用于波长选择的可切换滤波器。在本示例中，偏振控制器包括半波片120-a并且光隔离器用于限制背向反射。在不同的实施例中，可采用商用的半波片。因为波片可被指定具有低楔形，波片可被旋转并且光学系统的适当对准可易于保持。可选的相位补偿器140-a的作业将在下文讨论。
图2示出了通过偏振控制器（例如：零阶半波片）控制泵浦和信号波长之间的功率（或能量）分布，其中PPLN晶体用于倍频。通过线性偏振的泵浦光，半波片可改变偏振到任意希望的角度。在相位匹配偏振的电场是Aθ=A0cos(θ)，其中θ是泵浦光偏振和相位匹配偏振之间的角度。因此，原则上，平行于相位匹配偏振方向的泵浦光的场可被控制为0-A0之间的任意值。从而控制了在相应的第一（例如：泵浦）和第二（例如：信号）波长的相对光束功率，如图2中的图表210-a、210-b和210-c示意性所示，其示意性地表示相应的第一和第二（例如：波长转换的）光束的波长光谱。
图3示出了根据图2的系统获得的测量结果。在本示例中，基于铒的光纤飞秒激光振荡器和放大器用作基于光纤的激光源。激光放大器的输出提供了激光脉冲串，其中脉冲的中心波长在1610nm，脉冲持续时间为约100fs，脉冲能量为约3nJ，并且线性偏振。PPLN晶体用作波长转换。零阶半波片被设置在光纤激光放大器和PPLN晶体之间。测量了泵浦脉冲和对应信号脉冲的相对功率。
图3的图表示出了随泵浦光偏振的信号功率和泵浦功率的变化。信号功率被直接测量，而泵浦功率根据信号功率计算。信号功率符合SHG产生的已知角相关，如图3所示的拟合。结果显示在至少约100:1的控制范围上信号功率的平滑相关性。在不同的实施例中，控制范围可能超过10:1；接近1000:1的范围是可获得的，通过消光率和系统部件的极化纯度来限制。泵浦功率也在所述范围上平滑可控，并且泵浦功率的调制由最大转换效率来确定。
在不同的实施例中，电子控制是希望的，例如，通过计算机远程控制（未示出）。例如，可产生控制函数，采样或以其它方式在若干极化设置处建立，存储为数字数据，并且重构用于在控制范围上基本连续地进行控制，从而允许灵活、高分辨率和高速的控制。电子可控相位延迟装置例如液晶相位调制器或电光调制器可用于所述实施例中。在不同的实施例中，可采用偏振控制单元而非相位延迟器，例如法拉第旋转器(其磁场是可调节的)。
在一些实施例中，功率监控和反馈系统（未示出）可用于自动控制功率分布到希望值，并且还可被设置为输出稳定器。举例来说，在不同的实施例中，多个波长间的相对功率分布在至少约100:1的范围上可能是可控的。
回到图1A和1B，可选的相位补偿器140可用于不同的实施例中，以便进一步控制极化纯度。可以考虑非线性晶体的双折射，光穿过晶体引起偏振态间的相位延迟。相位延迟可能改变光从输入偏振到另一(偏振)态，例如图2中的210-c所示。相位延迟可利用传统的相位延迟部件进行补偿，例如结合四分之一波片和半波片（未示出），尽管所述补偿增加了系统的复杂性。两个不同偏振态之间的功率比的变化使得输出光束偏振态相应地变化。因此，尽管适用于一些实施例中，利用传统的相位延迟部件补偿相位延迟有些不便。
虽然泵浦光的两个偏振态之间的功率分布变化，在这两个轴之间的相位延迟保持不变。该特征允许采用固定的相位补偿器，以便补偿如图4所示的相位延迟。双折射光学部件可用于这个目的，并且最优选地会具有足够高的非线性阈值，或者以其它方式被设置以避免波长位移。非线性晶体410和相位补偿晶体420部分通过它们相应的厚度和沿S和P方向可见的相应折射率差来表征。相位补偿器优选会具有相同的光轴或符号相反的平行光轴(相对于非线性晶体)。补偿器420的厚度会被预设为给予相同值的相位延迟而对于非线性晶体的光轴符号相反。补偿器可恢复偏振态到入射态。恢复不受功率比变化的影响，并且它不会影响信号光，因为信号光的偏振(极化)平行于非线性晶体和补偿器的光轴。因此，泵浦和信号光的分离不是必要的。
如图4所示，相位补偿器可以是具有预选定厚度的光学器件，或者它可由如图4B所示的具有棱镜形状的两个部件420-a形成。后者的结构允许预调节补偿器的厚度，以匹配由非线性晶体造成的延迟。在一些实施例中，可采用有源器件，例如EO部件。通过图4中的补偿器实施例，在激光系统被对准之后不需要调节相位延迟。不过，在一些结构中可提供调节机构，并且可能是优选的以获得额外的益处，例如，操纵激光系统输出的偏振态。
回到图2，波长选择性滤波器可被设置在波长转换器的下游，其可选择性地允许泵浦光或信号光或两者从激光源输出。如果仅有泵浦和信号中的一个要输出，偏振控制部件和波长转换器可用作功率调节器和/或功率稳定器。
在上述示例中，泵浦和信号被设置成用于在两个(双)波长系统工作。不过，本发明的实施例并不限于只有两个波长工作。如上文所述，若干个非线性过程可用于波长转换，并且采用所述过程的实施例在本发明的保护范围内。偏振控制和相位补偿技术可被改动以适用于多于两个输出波长的实施例。例如，如果闲频波长不同于泵浦波长或信号波长，并且在波长转换器中产生，双波长激光系统可被设置为三波长光源。可采用多种选项，以提供多波长脉冲激光源。例如，尽管基于光纤的激光器技术是优选的，在一些实施例中，DPSSQ-开关激光器可用于产生输入脉冲，并且可能可选地与光纤激光器和/或放大器结合。在不同的实施例中，可采用CW或准CW源，包括光纤激光器和/或长脉冲二极管源。如上文所讨论的，波长位移不限于谐波产生，并且可通过其它合适的非线性过程实施。在一些实施例中，可采用非线性晶体例如QPM晶体（例如：PPLN）或非临界相位匹配的晶体（例如：LBO），并且所述晶体可表现出对温度的波长相关响应。通过调整所述晶体的温度，可实现进一步地控制输出波长和功率转换效率。在一些实施例中，非偏振输入可被产生并通过合适的光学器件转换成偏振光束。在一些实施例中，在激光系统制备过程中可调节偏振控制器，以提供预设偏振和输出波长以供工作，而没有场调节。在一些实施例中，控制单元可被设置用于在需要的控制范围上灵活运行。
因此，已在若干个实施例中描述了本发明。应当理解，实施例并不是互斥的，并且结合一个实施例所述的元件可以适当的方式与其它实施例结合或从其它实施例中剔除，以实现希望的设计目的。
至少一个实施例包括激光系统。所述激光系统包括激光源，所述激光源产生具有第一波长的输入光束。偏振控制器控制输入光束的偏振(极化)。波长转换器接收来自偏振控制器在第一波长的输入光束并产生波长转换的光束，其中在第一波长的至少一部分光束功率被转换成在第二波长的光束功率。所述偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率是可控的，并且激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率。
在任一或所有的实施例中，激光源可包括稀土掺杂的光纤。
在任一或所有的实施例中，激光源可包括偏振保持光纤(保偏光纤)。
在任一或所有的实施例中，激光源可包括脉冲激光器，所述脉冲激光器产生脉冲激光束，所述脉冲激光束具有至少一个脉冲宽度在飞秒到皮秒量级(范围)，其中，在相应的第一和第二波长的相应输入和波长转换的脉冲的相对功率通过偏振控制器是可控制的。
在任一或所有的实施例中，偏振控制器可包括相位延迟器。
在任一或所有的实施例中，偏振控制器可包括电光调制器。
在任一或所有的实施例中，偏振控制器可包括液晶相位延迟器。
在任一或所有的实施例中，偏振控制器可包括可控制的法拉第(Faraday)旋转器。
在任一或所有的实施例中，相位补偿器可被设置在波长转换器的下游，并且被设置成在一个或多个波长控制偏振态。
在任一或所有的实施例中，相位补偿器可包括双折射光学器件。
在任一或所有的实施例中，双折射光学器件可包括偏振保持光纤(保偏光纤)。
在任一或所有的实施例中，双折射光学器件可包括具有棱镜形状的两个元件。
在任一或所有的实施例中，双折射光学器件可包括有源相位延迟器。
在任一或所有的实施例中，有源相位延迟器可包括电光相位调制器。
在任一或所有的实施例中，一个或多个波长选择性滤波器可被设置在波长转换器的下游，以控制输出第一和第二波长的输出能量部分。
在任一或所有的实施例中，脉冲激光源可包括光纤激光器和/或放大器。
在任一或所有的实施例中，反馈控制器可稳定输出激光功率。
在任一或所有的实施例中，第一波长可以是泵浦波长，第二波长可以是信号波长，而激光系统被设置为用于时间选通泵浦和探测测量的系统的一部分，其中，在第一波长的能量用于激励对象，而第二波长的能量用作探测(探针)。
在任一或所有的实施例中，激光系统可被设置为材料加工系统的一部分，其中，在第一波长的能量用于预加工靶材料，而第二波长的能量用于进一步加工靶材料。
在任一或所有的实施例中，相对功率在至少约10:1的控制范围上是可控的。
在任一或所有的实施例中，激光源可包括光纤激光器和光纤放大器。
在任一或所有的实施例中，波长转换器可包括准相位匹配或非临界相位匹配的非线性晶体，所述非线性晶体通过对温度的波长相关响应来表征。
在任一或所有的实施例中，准相位匹配的晶体可包括周期性极化铌酸锂（PPLN）。
在任一或所有的实施例中，非临界相位匹配的晶体可包括三硼酸锂（LBO）。
至少一个实施例包括激光系统。所述激光系统包括激光源，所述激光源产生具有第一波长的输入光束。偏振控制器控制输入光束的偏振。波长转换器接收来自偏振控制器的输入光束并产生波长转换的光束，其中，在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率。偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率是可控的。激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率。包括了光谱选择性滤波器，以选择第一波长或第二波长。
在任一或所有的实施例中，第一波长可以是泵浦波长，第二波长可以是信号波长，而激光系统被设置为用于时间选通泵浦和探测测量的系统的一部分，其中，在第一波长的能量用于激励对象，而第二波长的能量用作探测(探针)。
在任一或所有的实施例中，激光系统可被设置为材料加工系统的一部分，其中，在第一波长的能量用于预加工靶材料，而第二波长的能量用于进一步加工靶材料。
在任一或所有的实施例中，波长间的功率分布在至少约10:1的范围上是可控的。
至少一个实施例包括激光系统。所述激光系统包括基于光纤的激光源，所述基于光纤的激光源产生具有第一波长的输入光束。所述基于光纤的源包括基于光纤的激光器和/或放大器。偏振控制器被设置成以便控制从激光源接收到的输入光束的偏振，并且输出具有第一波长和希望偏振的第一光束。偏振控制器能够在从全部可用功率到近消光的基本连续范围上进行偏振调节。波长转换器接收来自偏振控制器的第一光束并产生波长转换的光束，其中，在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率。偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率可通过偏振控制器进行控制。激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率。
在任一或所有的实施例中，相位补偿器可被设置在波长移位器的下游，以控制在一个或多个波长的光束偏振。
在任一或所有的实施例中，基于光纤的激光源可包括偏振保持光纤(保偏光纤)。
在任一或所有的实施例中，偏振控制器可提供输入光束的预设偏振，使得在第一和第二波长可检测到的相对输出功率基本上不变。
为了总结本发明，本文描述了本发明的某些方面、优点和新颖性特征。不过，应当理解，根据任一具体实施例并不必然可获得所有的所述优点。因此，本发明可以按实现一个或多个优点的方式被体现或实施，而不必然实现本文所披露或建议的其它优点。
尽管本文仅具体描述了某些实施例，但显而易见，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行多种修改。此外，首字母缩略词仅用于增强说明书和权利要求书的可读性。应当指出，这些首字母缩略词并不旨在缩小所用术语的概括性，并且它们不应被理解成将权利要求书的范围限制于本文所述的实施例。

Claims (32)

1.一种激光系统，包括：
激光源，所述激光源产生具有第一波长的输入光束；
偏振控制器，所述偏振控制器控制输入光束的偏振；和
波长转换器，所述波长转换器接收来自偏振控制器在第一波长的输入光束并产生波长转换的光束，其中在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率，
其中，所述偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率是可控制的，并且所述激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率。
2.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述激光源包括稀土掺杂的光纤。
3.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述激光源包括保偏光纤。
4.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述激光源包括脉冲激光器，所述脉冲激光器产生脉冲激光束，所述脉冲激光束具有在飞秒到皮秒量级的至少一个脉冲宽度，其中通过偏振控制器可控制在相应的第一和第二波长的相应输入和波长转换的脉冲的相对功率。
5.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述偏振控制器包括相位延迟器。
6.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述偏振控制器包括电光调制器。
7.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述偏振控制器包括液晶相位延迟器。
8.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述偏振控制器包括可控的法拉第旋转器。
9.根据权利要求1所述的激光系统，其中，相位补偿器被设置在波长转换器的下游，并且被设置成在一个或多个波长控制偏振态。
10.根据权利要求9所述的激光系统，其中，所述相位补偿器包括双折射光学器件。
11.根据权利要求10所述的激光系统，其中，所述双折射光学器件包括保偏光纤。
12.根据权利要求10所述的激光系统，其中，所述双折射光学器件包括具有棱镜形状的两个元件。
13.根据权利要求10所述的激光系统，其中，所述双折射光学器件包括有源相位延迟器。
14.根据权利要求13所述的激光系统，其中，所述有源相位延迟器包括电光相位调制器。
15.根据权利要求1所述的激光系统，其中，一个或多个波长选择性滤波器被设置在波长转换器的下游，以控制第一和第二波长的输出能量部分。
16.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述脉冲激光源包括光纤激光器和/或放大器。
17.根据权利要求1所述的激光系统，还包括反馈控制器，以稳定输出激光功率。
18.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述第一波长是泵浦波长，第二波长是信号波长，而激光系统被设置为用于时间选通泵浦和探测测量的系统的一部分，其中在第一波长的能量用于激励对象，而第二波长的能量用作探测。
19.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述激光系统被设置为材料加工系统的一部分，其中在第一波长的能量用于预加工靶材料，而第二波长的能量用于进一步加工靶材料。
20.根据权利要求1所述的激光系统，其中，相对功率在至少约10:1的控制范围上是可控的。
21.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述激光源包括光纤激光器和光纤放大器。
22.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述波长转换器包括准相位匹配或非临界相位匹配的非线性晶体，所述非线性晶体通过对温度的波长相关响应来表征。
23.根据权利要求22所述的激光系统，其中，所述准相位匹配的晶体包括周期性极化铌酸锂（PPLN）。
24.根据权利要求22所述的激光系统，其中，所述非临界相位匹配的晶体包括三硼酸锂（LBO）。
25.一种激光系统，包括：
激光源，所述激光源产生具有第一波长的输入光束；
偏振控制器，所述偏振控制器控制输入光束的偏振；
波长转换器，所述波长转换器接收来自偏振控制器的输入光束并产生波长转换的光束，其中在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率，其中所述偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率是可控制的，并且所述激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率；和
光谱选择性滤波器，所述光谱选择性滤波器选择第一波长或第二波长。
26.根据权利要求25所述的激光系统，其中，所述第一波长是泵浦波长，第二波长是信号波长，而激光系统被设置为用于时间选通泵浦和探测测量的系统的一部分，其中在第一波长的能量用于激励对象，而第二波长的能量用作探测。
27.根据权利要求25所述的激光系统，其中，所述激光系统被设置为材料加工系统的一部分，其中在第一波长的能量用于预加工靶材料，而第二波长的能量用于进一步加工靶材料。
28.根据权利要求25所述的激光系统，其中，功率分布在至少约10:1的范围上是可控的。
29.一种激光系统，包括：
基于光纤的激光源，所述基于光纤的激光源产生具有第一波长的输入光束，所述基于光纤的激光源包括基于光纤的激光器和/或放大器；
偏振控制器，所述偏振控制器被设置成以便控制从激光源接收到的输入光束的偏振，并输出具有第一波长和希望偏振的第一光束，所述偏振控制器能够在从全部可用功率到近消光的基本连续范围上进行偏振调节；和
波长转换器，所述波长转换器接收来自偏振控制器的第一光束并产生波长转换的光束，其中在第一波长的至少一部分光束功率被转换成第二波长的光束功率，
其中，所述偏振控制器被设置成使得在第一和第二波长的每一个的相对功率通过偏振控制器进行控制，并且所述激光系统输出包括在第一和第二波长的信号功率。
30.根据权利要求29所述的激光系统，还包括相位补偿器，所述相位补偿器被设置在波长移位器的下游，以控制在一个或多个波长的光束偏振。
31.根据权利要求29所述的激光系统，其中，所述基于光纤的激光源包括保偏光纤。
32.根据权利要求29所述的激光系统，其中，所述偏振控制器提供输入光束的预设偏振，使得在第一和第二波长的可检测到的相对输出功率基本上不变。
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