CN107534261B - 用于在时间上拉伸/压缩光学脉冲的空间啁啾腔室 - Google Patents

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Abstract

提供了用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩的系统和方法。本发明的装置可以操作为用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩以及空间上的激光扫描的光学色散元件。装置可以包括：空间色散器（2），布置为将准直光学脉冲射束分为具有相等间距角度的小射束的小射束阵列；射束成形器（3），配置为控制小射束阵列的展开角度；以及腔室（4），顺序地反射小射束阵列内的各个小射束。腔室（4）可以包括两个非平行表面，诸如两个非平行镜子。

Description

用于在时间上拉伸/压缩光学脉冲的空间啁啾腔室
对相关申请的交叉引用
本申请要求2015年3月31日提交的美国临时申请序列号62/140,938的优先权，该美国临时申请以其整体通过引用并入本文。
背景技术
脉冲拉伸和压缩在许多应用中是有用的。实现高效的脉冲拉伸/压缩的最常见技术之一是使用长色散光学纤维，在该长色散光学纤维内引导和传播光脉冲。使用光学纤维实现该任务的关键属性是光学纤维（典型地，石英玻璃）的色散，其中不同频率分量经历不同的折射率并且实际上以不同速度沿纤维行进。它因而使脉冲内的不同频率分量在时间上分离，即，脉冲拉伸。色散元件还可以用作光学脉冲的压缩器，其中可以将时间上展开的光学脉冲重新压缩为满足所要求的应用的脉冲。例如，可以完成这一点以便避免超短脉冲的过度时间加宽，其可能引起信号在远程通信中以及在光学显微术/成像中的失真。
尽管光学纤维已经被很好地认为是最常规的（用于脉冲拉伸/压缩的）色散元件之一，但是它们具有限制，所述限制已经妨碍了光学纤维在更宽范围的应用中的利用。脉冲拉伸/压缩的可允许操作波长范围受光学纤维的材料（更具体地，光学损耗）所约束。因为常见光学纤维由石英玻璃制成，所以针对从1μm到1.5μm的近红外频谱窗口来优化光学损耗以及因此的高效的脉冲拉伸/压缩。这意味着可以在其上执行光学拉伸/压缩的光学脉冲的波长强烈地取决于光学纤维的材料损耗，这最终限制着操作波长范围。
而且，在光学纤维中，脉冲拉伸/压缩不能主动地或者动态地可调谐。使用光学纤维的脉冲拉伸/压缩的量受光学脉冲经历的色散所支配。总色散与纤维长度成正比例，一旦制造了纤维，纤维长度通常是固定的，并且不可灵活地（且宽泛围地）调节。
此外，由光学脉冲在光学纤维中累积的群时延色散（GDD）有限，并且时间拉伸量还取决于脉冲的光学带宽。后果是需要长纤维（约数十km的标准远程通信纤维）以便得到用于高效脉冲拉伸/压缩的足够GDD。从设计角度来看，使用光学纤维用于脉冲拉伸/压缩在空间上是低效的。
此外，伴随现有设备中的所有材料的光学非线性是不可避免的并且对于脉冲拉伸/压缩是不利的。尤其是在光学纤维中，光学脉冲不仅经历线性色散（即，在每一个频率处恒定的折射率），而且还有非线性效应，其中折射率取决于光学脉冲包络的功率分布。光学脉冲以及因此所编码的信息最终在拉伸/压缩过程期间失真。
另一方面，脉冲拉伸已经与执行时间向空间映射的技术一起使用以便实现光学射束扫描或转向。该方案允许需要机械移动部件（诸如扫描镜）的光学射束扫描，并且因而绕过（由惯性限制的）基本速度限制，以及这样的基于机械射束的扫描仪的运动伪差。激光射束扫描的应用已经广泛地覆盖条形码扫描、生物医学成像、材料科学研究、激光射束加工和消融、以及制造产业中的自动化表面检查（包括超大规模（VLSI）产业中的半导体集成电路（IC）芯片制造）。在这些应用中，光学射束扫描通过使用光学元件在空间上使射束偏转而完成。常见选择包括检流计镜和声光偏转器。
一般地，取决于实际实现方案，可以将射束扫描分类为主动扫描或被动扫描。主动射束扫描仪要求可控元件来更改（或转向）光学射束的方向。例如，在激光扫描成像/显微术（在生命科学或者材料科学应用中广泛地采用），可以通过检流计镜在某一范围的角度内连续地对激光射束进行角度转向。与恰当的中继透镜系统相组合，这样的角度射束位移可以变换为横向射束位移，使得可以跨待测试样品（例如，生物细胞/组织）在横向上扫描聚焦射束。试样的空间信息（由于吸收、散射或发光所致）由所扫描的射束在时间上读出。因而，可以使用单个像素光电检测器从串行时间信号检索目标图像。最终，这些技术的扫描速率基本上由运动的偏转光学器件元件的速度以及这些设备的机械运动来限制。检流计镜在大多数商用激光扫描系统中是普遍的；然而，由于所有检流计镜（包括微机电系统（MEMS）扫描仪）中的机械惯性，它仅可以提供高达500Hz或1kHz的一维（1-D）线扫描速率。扫描速度方面的适度改进可以通过在其谐振频率（即，谐振检流计镜）下操作该镜子而实现，所述谐振频率几乎高达大约10kHz。为了克服机械限制，已经发明了声光（AO）和电光（EO）调制器二者以便实现亚MHz到MHz量级的较高扫描速率。然而，以较小范围的扫描角度和可分辨的被扫描点的数目（即，视场）为代价而利用这些设备实现高扫描速度。AO设备还由于设备的衍射效应承受附加光学损耗，而EO设备典型地要求高电压（＞100V）来实现用于实际成像应用的合理扫描范围。
相比于主动射束扫描，被动射束扫描是不牵涉到直接操控射束转向/扫描的技术。值得注意的示例是基于频谱编码机制的射束扫描。在该技术中，采用具有宽带波长频谱的波长可调谐的光源（称为扫频源）。输出光波长在时间上扫频。因而，通过使用称为空间色散器的光学元件（例如，棱镜、衍射光栅、虚拟成像的相位阵列等），可以在不同波长处将射束映射到待测试试样上的不同空间坐标（可以以1-D或2-D的形式）。因为波长在时间上扫频，所以基本上可以跨试样扫描射束。射束转向因而通过波长调谐与频谱编码概念一起（即，波长向空间的映射）而间接地实现。这种技术的射束扫描速度主要由激光器的波长扫频速率确定，激光器的波长扫频速率在现有技术发展水平下典型地限于1kHz或100kHz。
在光学时间拉伸技术中使用的常规色散介质是光学纤维。对于高分辨率射束扫描，要求大量色散（即，脉冲拉伸）。针对长纤维长度（＞10km）的这种需求不可避免地引入过分高的光学损耗。典型光学（玻璃）纤维的低损耗频谱区是从大约1μm到大约1.5μm，限制了操作波长范围以及因而限制了该技术的应用。
发明内容
本发明的实施例提供了用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩以及因而空间上的光学射束扫描的有利系统和方法。本发明的装置可以操作为用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩的光学色散元件以及光学空间射束扫描仪。
在实施例中，用于拉伸和/或压缩光学脉冲的装置可以包括：空间色散器，布置为将准直光学脉冲射束分为具有相等间距角度的小射束的小射束阵列；射束成形器，配置为控制小射束阵列的展开角度；以及腔室，顺序地反射小射束阵列内的各个小射束。该腔室可以是空间啁啾腔室，并且可以例如包括两个非平行反射内表面（例如，镜子）。各个经反射的小射束可以用作光学空间扫描射束，其中不牵涉到任何机械移动部件，每一个经反射的小射束可以以顺序方式编码有不同的时间信息。
附图说明
图1示出了本发明的设备的示意图。
图2示出了根据本发明的实施例的啁啾腔室。
图3示出了光学脉冲的色度上拉伸/压缩的示意图。
图4示出了光学脉冲的输入和输出频谱的图表。
图5A示出了通过光学色散纤维拉伸的时间拉伸光学信号的图表。
图5B示出了通过本发明的实施例拉伸的时间拉伸光学信号的图表。
图6示出了用于基于第二类型（类型II）空间色散器（例如，透镜）的使用的脉冲拉伸的示意图。
图7（a）示出了作为镜对间隔的函数的群时延色散的图表。
图7（b）示出了作为镜对间隔的函数的群时延色散的图表。
图8A示出了单个输入光学脉冲。
图8B示出了由本发明的实施例生成的脉冲串。
图9示出了根据本发明的实施例的基于第一类型（类型I）的空间色散器的使用的设备的示意图。
图10A示出了根据本发明的实施例的空间啁啾腔室（在方形腔室中，侧面数目（N）=4）的顶视示意图。
图10B示出了根据本发明的实施例的与双程光轨迹一起的空间啁啾腔室（在方形腔室中，N=4）的侧视示意图。
图10C示出了根据本发明的实施例的空间啁啾腔室（在八边形腔室中，N=8）的顶视示意图。
图11示出了用于激光射束扫描的本发明的设备的示意图。
图12A示出了用于基于类型I空间色散器的使用的激光射束扫描的本发明的设备的示意图。
图12B示出了用于基于类型II空间色散器的使用的激光射束扫描的本发明的设备的示意图。
图12C示出了用于基于类型II空间色散器的使用的激光扫描荧光成像的本发明的设备的示意图。
图13A示出了基于类型II空间色散器的使用而由本发明的设备捕获的分辨目标的亮场激光扫描图像。
图13B示出了基于类型II空间色散器的使用而由本发明的设备捕获的肺部组织切片的亮场激光扫描图像。
具体实施方式
本发明的实施例提供了用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩的有利系统和方法。作为由装置提供的顺序时间向空间映射的结果，本发明的装置可以操作为用于时间上的光学脉冲拉伸或压缩和/或空间射束扫描的光学色散元件。
光学脉冲拉伸和压缩对于各种各样的应用是有用的，包括生物医学应用中的光学成像/光谱学、远程通信中的光学纤维数据传输或自由空间光学数据传输、以及工业和军事应用中的遥感。例如，为了规避检测带宽限制（特别是当高速度光电检测器没有在感兴趣的光学波长中容易可获得时，例如，中红外范围），一系列短光学脉冲可以在检测之前在时间上拉伸（即，信息可以被“减慢”），每一个短光学脉冲承载比特（1和0）信息。
在光谱学的上下文中，光学宽带脉冲中的所有频率分量可以在时间上被限制且重叠在超短时间窗口（例如，亚皮秒到亚纳秒）内，光学宽带脉冲编码有光谱学信息（例如，来自分子或者生物细胞/组织）。脉冲拉伸可以顺序地使频率分量在时间上分离并且因而可以用于基本上在没有使用普通光谱仪的情况下分析频谱特征。当在感兴趣的波长中没有高效的光谱仪可获得时，或者当要求超快频谱分析时，这尤其相关。
通过提供用于实现色散的高度可缩放且灵活的可调谐性的新概念，本发明的实施例可以有利地绕过使用光学纤维和常见衍射元件来执行时间脉冲拉伸和压缩，其可以在前所未有宽的波长频谱中执行脉冲拉伸和/或压缩。本发明的实施例可以在其中执行脉冲拉伸和/或压缩的波长频谱例如可以从紫外到红外（例如，包括这些带中的所有波长），尽管实施例不限于此。由本发明的设备和方法提供的色散（例如，群时延色散（GDD））可以胜过现有技术。本发明可以使用填充空气的光学腔室来提供不同频率分量的可缩放时延，其可以称为空间啁啾腔室或者啁啾腔室。在许多实施例中，空间啁啾腔室可以包括一对镜子，并且镜子可以彼此非平行。在特定实施例中，空间啁啾腔室可以由一对非平行镜子与空气组成。
在许多实施例中，不同频率分量的可缩放时延可以依赖于使用填充空气的（或自由空间）光学腔室，其可以称为空间啁啾腔室或者啁啾腔室。空间啁啾腔室可以包括一对镜子，并且镜子可以彼此非平行。这可以利用空气路径中高度可缩放的光学时延。因而，对任何材料色散的依赖性可以完全消除。实施例可以扩展到任何波长区，而不会承受任何材料损耗，例如，从紫外到红外波长，尽管实施例不限于此。这种前所未有宽的范围利用相关技术的脉冲拉伸/压缩技术是不可得到的。
通过简单地调节啁啾腔室的镜子之间的间距，本发明可以提供一种调节GDD的量的灵活方式。此外，该设计能够动态地选择正常色散或者反常色散体制，其是基于纤维的脉冲拉伸/压缩技术中没有（或者至少几乎没有）的独特特征。可以由本发明的实施例提供的色散量比相关技术的自由空间时间拉伸/压缩设备（诸如，棱镜对或者衍射光栅对）的色散量高多于一个数量级。而且，可调谐GDD的范围高度可缩放（例如，在飞秒与纳秒之间）而同时装置的占地面积保持紧凑。
图1示出了本发明的设备的示意图。参照图1，光输入1可以首先穿过空间色散器2，并且空间色散器2可以使射束的频谱（频率）分量向空间中色散。输入1可以例如直接来自光源自由空间输出或者从光导（诸如光学纤维）耦合，但本发明不限于此。空间色散器2可以是任何类型的（多个）衍射光学组件，诸如衍射光栅或者色散棱镜，或者任何类型的（多个）射束发散组件，诸如棱镜，但实施例不限于此。空间色散的光学射束然后可以可选地由射束成形器3（例如，基于复合透镜系统的射束扩展器或者压缩器）进行再成形，并且可以耦合到填充空气的啁啾腔室4中。腔室4可以包括一对非平行镜子和空气（即，类法布里-珀罗腔室）。在进入啁啾腔室之前，频率分量之间的光程差（即，GDD）可以是可忽略的。频谱分量然后可以由腔室4反射回来，并且其光学路径可以反转。所有经反射的频谱分量可以在空间色散器2以及空间色散器2正后面的输出5处再组合。
在穿过空间色散器2以及可选地射束成形器3之后，光学射束的不同频谱分量可以以不同的入射角度进入啁啾腔室。它们因此可以以不同的“曲折”轨迹受限在腔室中，这可以导致光的频谱分量之中的光程差异，如图2中所见。然而，该技术单独地可能不会保证高度可缩放的GDD。图2示出了啁啾腔室的示意图。参照图2，啁啾腔室的非平行镜子配置6的有利特征可以引起啁啾的曲折轨迹。也就是说，当光在腔室内传播时，曲折路径可以变得更紧密地拥挤。换言之，每一个反射下两个镜子处的入射角度可以逐步减少，直至它达到零（即，正入射）。由于向腔室中的不同输入耦合角度，各个频率分量可以在不同路径长度内传播，直至它们达到其在腔室中的相应正入射位置。因此，啁啾轨迹可以明显增强路径长度差异。此外，通过简单地调节腔室的镜子的间隔R 8，GDD可以在大范围中动态地可调谐。另外，通过改变输入射束取向，GDD可以在正常色散和反常色散体制之间灵活地切换。这可以例如通过使用射束成形器或者简单地以机械方式使腔室重新定向而完成。在所有类型的光学纤维中都没有（或者至少几乎没有）这些主动GDD调谐特征。
图3示出了光学脉冲的色度上拉伸/压缩的示意图。本发明的实施例的另一独特特征在于，曲折轨迹可以以使得光学射束不仅可以恢复其原始输入射束包络而且其GDD可以通过双程曲折轨迹而加倍的这种方式是可逆的，如在图2和3中所示。恢复输入射束包络（即，保持高光学射束质量）对于其在许多应用中的兼容性而言是极其重要的。例如，应当维持高光学射束质量：当设备用作超快波长扫频源时；当射束必须耦合到光学波导（诸如光学纤维）中以便确保高耦合效率时；以及当射束需要高效地中继至系统中的其它光学组件时。
再次参照图3，可以采用衍射光栅12作为空间色散器。光栅的沟槽密度可以根据作为目标的频谱分辨率以及操作波长区来选择。空间色散的射束可以由射束成形器3中继，所述射束成形器3可以是4F相关器配置中的2-透镜13望远镜系统，使得发散射束可以在耦合到啁啾腔室4中之前会聚。两个透镜的焦距可以相同或者不相同。两个透镜的组合可以有效地修改小射束阵列的会聚角度以及因而修改腔室中的频率分量的啁啾曲折轨迹。参照图9，在某些实施例中，在衍射光栅之前可以使用环形器与纤维准直器一起。
会聚小射束阵列（空间色散的射束）可以在腔室输入（标记为枢轴点7）处合并于后镜处，如在图2和3中所示。每一个频率分量然后可以以其独特的啁啾曲折路径而受限于腔室中，在前镜和后镜之间往复跳动。一旦在两个镜子中的任一个上的入射角达到零（即，正入射），则射束就被后向反射并且使传播方向沿相同光学路径反转。最终，已经在时间上拉伸或压缩的射束恢复其输入射束包络。该输入射束可以由光学环形器或光学分割器（二者可以是自由空间的或者基于纤维的组件）提取。
为了实现这一点，必须满足两个条件。第一，前镜以角度A/m 10关于后镜倾斜，其中m是整数。该倾斜角度精确地匹配于空间色散的小射束阵列的最小可分辨角度A 9的多重分割，其由衍射光栅的参数确定。基于简明直接的几何射线追踪，可以理解的是，在来自前镜或后镜的每一次反射之后，每一个频率分量关于下一镜子的入射角度将减少A/m。这种减少是线性的并且与两个镜子之间的倾斜角度A/m以及跳动数目成比例。第二，最内部频率分量的输入入射角度（例如，如在图2和3中描绘的红色射束）必须是镜子倾斜角度的整数倍，即，nA/m 11，其中n是另一个整数。
一般而言，光学脉冲的GDD量由链接到镜对的四个量确定：镜对的空间间隔-R 8；镜对的倾斜角度-A/m 10；频率梳的入射角度-nA/m 11；以及频率梳的入射取向（用于正常色散或者反常色散）。
更具体地，GDD可以表述为光学频率ω的函数：
Figure 14919DEST_PATH_IMAGE001
其中R 8是镜对间隔，k是用于单独射束的每一个跳动的阶次，N(ω)是针对单独射束而沿啁啾曲折路径的总跳动次数（与不同频率ω相关联）。它由关于啁啾腔室的入射输入角与输入会聚小射束阵列的总角度展开来给定。再次，A是在进入啁啾腔室之前空间色散的射束的两个最小可分辨频率分量之间的角度间隔，并且由光栅凹槽周期
Figure 932060DEST_PATH_IMAGE002
以及4F系统的焦距f 1 和f 2 确定，并且表述为：
Figure 711797DEST_PATH_IMAGE003
其中ω是光的中心角频率并且c是光速。
存在可以经调谐以便调节本发明的设备中的GDD量的数个参数（例如，光栅凹槽密度、射线梳入射角度、透镜焦距长度）。仅出于示例性目的，已经展示了作为腔室镜子的间隔R的函数而提供的高度可缩放的GDD可调谐性。图7（a）和7（b）示出了作为镜对间隔的函数的GDD的图表。参照图7（a），GDD与镜子空间间隔R成正比例。图7（b）是在小GDD区中图7（a）的图表的放大版本，其中GDD的量与相关技术的自由空间脉冲拉伸/压缩设备（例如，光栅对或者棱镜对脉冲拉伸器/压缩器）的可调谐性相当，而通过相关技术的脉冲拉伸/压缩设备不可实现大GDD区。为了实现大GDD，啁啾腔室的尺寸可以设置为例如R=5cm间隔，其中镜子长度为17cm，尽管实施例不限于此；而对于小GDD，腔室的大小可以减少为例如R=1mm并且镜子长度为4mm，尽管实施例不限于此。相比于可以提供与本发明的设备相同的大GDD量的典型纤维长度（使用纤维线轴，通常具有约10-100km），本发明的设备要紧凑得多并且甚至可以在尺寸方面做得适于在鞋盒中。
在许多实施例中，脉冲拉伸可以是输入角度相关的时间时延差异的结果。因此，向腔室的输入光的小射束不是必然地具有波长相关的输入角度。换言之，巨大的脉冲拉伸甚至在窄带、长脉冲（例如，皮秒）的情况下是可能的，而不依赖于大多要求用于稳定镜头操作的专用控制的飞秒源或SC源。
在本发明的实施例中使用的空间色散器可以具有两种主要类型：类型I是指频谱编码组件（例如，棱镜或者衍射光栅），以及类型II是指角度编码组件（例如，透镜或者菲涅耳带板）。这两种类型的色散器利用两个不同的工作原理而使光学射束色散或者令光学射束发散。
类型I空间色散器本质上执行频谱编码，其中将光源的波长分量映射到不同的角度传播方向上（即，将射束变换成频谱编码的“小射束”的阵列）。如本文中所讨论的，GDD，或者一般地，由空间啁啾腔室引入的不同频谱分量之间的路径长度差异高度地依赖于小射束角度。因此，空间啁啾腔室本质上提供了波长向时间映射（即，光学时间拉伸）。在本发明的许多实施例中，小射束的总空间布置在时间拉伸操作之后仍然保留，除相邻小射束可以具有关于彼此的差分时间时延之外。小射束然后可以跨待测试试样由恰当的中继光学器件进行扫描。在使用类型I空间色散器的情况下，要求宽带源，因为它牵涉到频谱编码步骤。
类型II空间色散器也可以被视为生成小射束阵列。然而，在具有不同传播角度的小射束之中，每一个仍然保持相同的完整频谱，因为用于类型II的空间色散是波长相关的。由空间啁啾腔室引入的每一个小射束的时间时延量完全取决于小射束传播角度，而与波长无关。经反射的小射束然后在时间上并且顺序地间隔；这类似于光学时间拉伸过程，除时间时延不是波长相关而是角度相关之外。这些经反射的小射束可以作为扫描射束来利用，在使用空间啁啾腔室之后的中继光学器件的情况下跨待测试试样来扫描该扫描射束。在使用类型II空间色散器的情况下，光源不限于宽带的，而是仍为窄带脉冲源。这放松了对于易损和/或笨重的超短（超宽带）激光源的严格要求，并且甚至与具有电光组件的低成本强度调制的连续波（CW）激光源很好地工作。
图6示出了根据本发明的实施例而基于类型II空间色散器的使用的设备的示意图。参照图6，类似于图3中示出的机构，在通过中继镜15的反射之后，准直射束可以使用柱形透镜14而在空间上展开，而同时在其它横向维度上，射束仍然可以是准直的。空间发散的射束可以被视为小射束的阵列，每一个小射束在不同角度下传播。类似于图3，所生成的小射束阵列可选地在耦合到空间啁啾腔室4中之前由射束成形器3（例如，基于复合透镜系统的射束扩展器或者压缩器）再成形。小射束阵列的各个小射束可以以不同入射角度而在枢轴点7处进入空间啁啾腔室。时间时延机制然后可以通过图2来解释。在双程通过（传入其中以及从中退出）啁啾腔室4之后，具有不同入射角度的小射束可以经历不同的时间时延，如在图3中所示的类型I空间色散器的情况下。
在使用类型I空间色散器的情况下，小射束的入射角度在频谱上编码，并且小射束之间的时间时延本质上是GDD。相比而言，在类型II空间色散器的情况下的操作绕过频谱编码步骤。作为结果，由空间啁啾腔室引入的每一个小射束的时间时延量可以完全取决于小射束传播角度（与波长无关），这由空间色散器来配置（例如，通过使用简单透镜来改变射束发散）。类型I空间色散器可以将角度编码到各个频谱分量中，而类型II空间色散器可以直接地限定各个小射束的角度，每一个小射束包含完整源频谱。每一个单独的小射束保持完整的频率谱成分。作为结果，针对时间时延以及因而针对射束扫描而使用类型II空间色散器的概念（其将在下文更详细地描述）可以实现信息编码的更高带宽容量并且允许更宽的操作波长范围。而且，因为它不要求频谱编码步骤，所以可以引起简化的被动射束扫描工作原理，即，直接将时间时延映射到空间扫描。这与典型时间拉伸方案形成对照，其中要求两个映射步骤（频谱编码接着是波长时间映射）。
尽管已经描述了基于二维（2D）几何光学器件的啁啾腔室，但是本发明的实施例不限于此。实施例可以扩展到三维（3D）方案以便改进啁啾腔室的紧凑性。例如，可以使用具有高反射率内表面的缓慢会聚的圆锥状腔室。图10示出了通过空间啁啾多边形腔室的2-D限制的实施例的示意图，其中具有N个反射镜。图10A示出了方形空间啁啾腔室（N=4）的顶视图，其中仅一个镜子（镜子16）以角度倾斜。因此，作为示例，当输入光在镜子17处进入时，光可以沿腔室向下遵循啁啾螺旋状轨迹20，其在示出了腔室的侧视图的图10B中图示。在镜子之一（例如，镜子16）上的正入射之后，光将沿腔室向上遵循类似的啁啾螺旋状轨迹21并且在镜子19处离开。这样的腔室可以有效地增加所引发的光学路径。图10C示出了具有光轨迹23的八边形腔室22（N=8）的顶视图。另外，高反射器的几何构造不是必然地必须是平坦镜子的几何构造。在对表面的几何构造进行仔细工程设计（诸如，蜗牛形腔室）的情况下，可以实现时间上的非线性（例如，二次）啁啾，创建更多的自由度来对脉冲拉伸/压缩进行工程设计。
通过将各个时间时延的分量映射到扫描模式中的不同空间坐标，空间啁啾腔室与空间射束成形器的使用一起可以适用于超快全光学被动激光射束扫描。参照图11，一旦从腔室在双程小射束中引入角度相关的时间时延，就可以通过中继光学系统23将角度扫频小射束变换为横向扫描射束24。这样的系统可以以使得腔室的枢轴点7处在最后射束扫描平面的傅里叶平面上的方式进行配置（即，两个平面应当是空间傅里叶变换关系）。在该情况下，输出小射束（即，在双程轨迹之后）可以由光学环形器或光学分割器（二者可以是自由空间组件或者基于纤维的组件）提取并且递送至待测试试样。镜间隔、镜子的倾斜角度以及小射束的入射角度全部可以是动态可调谐的参数。这引起主动地操控时间时延以及因而射束扫描速率的能力。由空间啁啾腔室引入的这样的主动可调谐时间时延还是高度可缩放的。
图12示出了在激光射束扫描的上下文中根据本发明的实施例的装置的示意图。图12A示出了基于类型I空间色散器24（例如，衍射光栅）的使用的装置，并且图12B示出了基于类型II空间色散器28（例如，透镜）的使用的装置。双程小射束可以首先由分束器26路由，接着是望远镜透镜系统（例如，以4f配置，如在图12中所示）。这可以确保以期望的扫描视场在横向上跨试样扫描最终扫描射束24，期望的扫描视场可以由望远镜系统的缩小来控制。在成像的上下文中，所扫描的点的亮场/暗场信息可以由光电检测器27收集，如在成像系统中采用的常见实践那样（图12A和12B）。
本发明的实施例还与荧光成像可兼容，荧光成像在经典时间拉伸或空间编码成像中已经长时间地一般是低效的。这是因为在典型的时间拉伸或空间编码成像中所收集的图像信号必须遵循相同的频谱编码激发途径，使得荧光检测是低效的。尽管已经针对荧光频谱编码成像采用附加的频率调制和多信道检测方案，但是本发明的实施例可以绕过频谱编码步骤（通过使用类型II空间色散器）并且保持类似于时间拉伸的超快优点，由此表示用于超快荧光图像检测的明显更高效率的方案。参照图12C，在荧光成像的情况下，要求附加的二色性镜子29以便在频谱上分离激发波长与荧光发射波长（图12C示出了其中使用类型II空间色散器的示例）。
取决于应用，由空间啁啾腔室提供的射束扫描可以是在一维（1-D）中，但是可以通过两个不同的策略实现完整2-D成像：（1）2-D栅格扫描方案，其中快轴扫描由腔室完成，而慢轴（正交轴）扫描由任何类型的高速射束扫描器（诸如谐振镜（例如，大约10kHz）或者声光偏转器（AOD）（例如，大约100kHz））来实现；（ii）用于流动/飞行中成像的1-D行扫描，其中光源或者试样的高速不定向运动自动地提供一维方式的图像扫描。这与诸如成像流式细胞计之类的应用尤其相关，其对于临床诊断和基础生命科学研究中的高吞吐量试验测试、超大规模集成（VLSI）半导体电路芯片检验、以及制造产业中的大量质量控制和检验（包括纤维/纸张的筛选）是有利的。
在实施例中，用于拉伸和/或压缩光学脉冲的装置可以包括：空间色散器，布置为将准直光学脉冲射束分成具有相等（或大概相等）间距角度的小射束的小射束阵列；射束成形器，配置为控制小射束阵列的展开角度；以及腔室，顺序地反射小射束阵列内的各个小射束。空间色散器例如可以是空间衍射元件。
射束成形器可以包括4F相关器，尽管实施例不限于此。这样的4F相关器可以包括具有各种焦距的两个或更多凸面透镜以便控制小射束阵列内的小射束之间的各个角度间距。
腔室可以是如本文中描述的空间啁啾腔室。该腔室可以包括两个非平行内表面（例如，镜子）。在特定实施例中，腔室可以包括仅一个进入开口（例如，进入点）。腔室的两个内表面可以各自具有高反射涂层。取决于光程差异/时间间隔的线性度的要求，腔室的两个内表面的几何构造可以是平坦的或者弯曲的。腔室的两个内表面的几何构造可以是三维的。两个内表面之间的间距可以填充空气。腔室和设备的操作的范围可以是任何波长。两个内表面可以布置为具有与小射束阵列的各小射束之间的角度间距匹配的倾斜角度（A/m）。会聚小射束阵列可以经由进入端口进入腔室。在某些实施例中，小射束阵列的各个小射束可以经历来自内表面的多个反射，并且具有整数倍N(ω)的倾斜角度（A/m）的小射束阵列的单独射束可以从腔室的内表面反射N(ω)次，其中单独射束在每一个反射之后的入射角度可以减少A/m，并且最终变得与最后反射的内表面垂直，其中具有不同倍数的倾斜角度的单独射束可以经历不同数目的反射，其中具有不同倍数的倾斜角度的单独小射束可以以不同的光程进行传播，并且其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束可以使光学路径反转并且在空间色散器处再组合。
在其中腔室的两个内表面各自具有高反射涂层的情况下，高反射涂层的选择可以是根据光源的中心波长和带宽。
空间色散器可以是光学衍射光栅，尽管实施例不限于此。光学脉冲的频谱分量可以在空间上展开到大概相等间距角度的小射束阵列中。
光学脉冲的频谱分量可以在由腔室引发的不同光程中传播。光学脉冲的频谱分量可以由于不同的光程而在时间上展开，等同于光学脉冲经历某一量的色散的情况。
空间色散器可以是柱形凸面透镜，尽管实施例不限于此。在某些实施例中，空间频率分量可以在准直脉冲射束穿过柱形凸面透镜之后生成，其中空间频率分量最初在柱形凸面透镜的焦点之前会聚并且在焦点之后展开，并且其中空间频率分量展开到相等间距角度的小射束阵列中。
光学脉冲的空间频率分量可以在由腔室引发的不同光程中传播。光学脉冲的空间频率分量可以由于不同的光程而在时间上展开，等同于将单个脉冲分为子脉冲串。
在许多实施例中，本发明的方法可以包括利用本文描述的设备中的一个或多个来在时间上拉伸和/或压缩一个或多个光学脉冲。
在许多实施例中，本发明的方法可以包括使用适当的材料制作设备中的一个或多个。
本发明的设备和方法可以在各种各样的应用中提供效用。它们不仅可以用于针对标准纤维光学通信以及针对非线性光学成像的灵活色散补偿，而且还可以用于可见光通信，其是用于室内导航和光学Wi-Fi的新生领域。相关技术不包括可以在可见频谱中采用的高效色散补偿技术。鉴于针对数据传输速率的缩放的持续需求，本发明可以是特别有利的。此外，基于范围从例如紫外到红外波长的光学时间拉伸技术，本发明的实施例提供了在使得能够实现超快光谱学和显微术方面的新型典范转移。应用包括但不限于高吞吐量细胞/组织试验、呼吸分析、毒性气体检测、以及通过气体光谱学的空气污染评定。
在激光扫描应用的上下文中，本发明的实施例可以有益于条形码扫描、生物医学成像、材料科学研究、激光射束加工和消融、以及制造产业中的自动化表面检查（包括VLSI产业中的半导体集成电路（IC）芯片制造）。
本发明的设备和方法可以运用空间啁啾腔室的顺序时间时延特征以用于直接顺序空间向时间编码。该特征可以使得能够在任何波长区处实现高吞吐量和超快光学成像，这是通过相关技术的基于纤维的时间拉伸技术而不能实现的。此外，它使得能够实现荧光时间拉伸成像，由于许多已设立的荧光生物成像技术在其中操作的短波长（也就是，紫外（UV）到可见，以及近红外）中的可行时间拉伸技术的缺失，这在利用任何相关技术的时间拉伸成像模态的情况下都是尚不可能的。而且，频谱编码对于荧光检测一般是低效的（解扫描以及因而标准共焦检测一般被禁止）。与其大拉伸时间和低损耗操作一起，本发明的实施例使得能够实现超快荧光成像。
另外，如果使用类型II空间色散器，则通过放松对宽带脉冲源的要求，实施例可以简化时间拉伸成像（即，可以绕过频谱编码）。这导致更高效率的带宽编码并且因而允许同时使用多个脉冲区脉冲源（在UV、可见和近红外的波长处）来实现彩色成像。实施例还使得能够实现中红外（中IR）应用，特别地使成像速度缩放以及光谱学（例如用于遥感），因为不存在中IR中可获得的相关技术的高速图像阵列。
已经使用光学衍射元件（例如，衍射光栅对）或者空间色散元件（例如，棱镜对）研发了相关技术来实现群时延色散（GDD）以便尝试绕过执行时间脉冲拉伸和压缩的光学纤维的使用。这样的技术承受大插入损耗、有限量的色散、或其二者，这解释了它们为什么仅用于其中要求窄范围（仅在飞秒和皮秒之间）中的精细GDD调节的应用。这样的技术的示例包括用于生物成像应用的非线性光学显微术的脉冲成像以及纤维传输之前的脉冲“预啁啾”以便防止影响光学纤维通信中的信号保真度的不想要的非线性效应。为了克服这些挑战，本发明的实施例提供了一种用于实现色散（或GDD）的高度可缩放且灵活的可调谐性的新颖概念，其可以在前所未有宽的波长频谱（例如，从紫外横跨到红外）中工作。可以由本发明提供的色散可以胜过当前技术。
已经研发了一种技术来基于两步方案执行高速被动射束扫描：（1）脉冲拉伸（色散傅里叶变换，或者简单地称为光学时间拉伸），即，基于色散将频谱信息在时间上拉伸为顺序时间信号，色散是其中宽带光的不同波长（频率）分量由于介质的折射率的差异而在不同的速度下传播的现象；以及（2）频谱编码，即，通过使用一维或二维空间色散器而使宽带光源的频谱的不同波长（频率）在不同空间坐标下空间地以及顺序地色散。使用该技术的被动射束扫描速率明显快于在以上背景技术中讨论的频谱编码射束扫描，因为它完全由脉冲激光的重复速率（典型地，在MHz或甚至GHz的量级）支配。
本发明的实施例提供了像MHz或甚至GHz那么高的扫描速率下的高速激光射束扫描，所述扫描速率仅由激光源的重复速率支配。这要比任何相关技术的主动或被动射束扫描技术快数个数量级。本发明的射束扫描性能不受机械非稳定性和易损性影响，允许长期鲁棒操作。
在本发明的许多实施例中，射束偏转角度范围仅由中继光学组件而不由啁啾腔室本身确定。因此，它可以是灵活可调谐的并且实现宽偏转角度，克服了相关技术扫描技术（例如，检流计镜、AOD和EOD）中的扫描速率与偏转角度之间的折衷。此外，通过对空间啁啾腔室的几何构造进行工程设计，可以在从数十到数百的宽范围中调节可分辨的扫描点。这与扫描速率（其受激光源的重复速率支配）无关，克服了相关技术扫描技术（例如，AOD和EOD）中的扫描速率与可分辨扫描点之间的折衷。
本发明的实施例解决了相关技术被动扫描技术展现的若干问题（例如，基于色散傅里叶变换的时间拉伸成像模态）。本发明不仅可以与宽带超短脉冲激光源（典型地，易损、笨重且昂贵）一起工作，而且还与经强度调制的CW激光源可兼容（在类型II空间色散器的情况下），显著地扩展了用于该超快射束扫描技术的光源的选择。这进一步暗示着多个光源可以波长复用以便执行彩色成像，其在相关技术的时间拉伸或频谱编码成像模态中缺失。而且，相比于通过光学纤维而使得能够实现的光学时间拉伸中的大GDD操作，本发明可以引入非常大的GDD，而没有承受由于材料散射和吸收所致的光学损耗，这是因为操作可以完全地在自由空间中实施。因而，它不限于通常存在于光学纤维中的任何具体工作波长窗口，使得能够实现从UV到IR范围的所有光学被动射束扫描。它因而是通用的技术，其可以适用于光学生物成像、条形码扫描、遥感、生物医学成像、材料科学研究、激光射束加工和消融、以及制造产业中的自动化表面检查（包括VLSI产业中的半导体IC芯片制造）。此外，本发明允许各个小射束之间的时间时延间隔的动态调谐，这至少部分地是由于腔室的自由空间设计。可以使时间时延间隔充分地大，使得它相当于或者长于在生物学和生物化学研究中广泛采用的典型荧光分子/探针的荧光寿命，由此使得装置配置为在前所未有的成像速率下执行激光扫描荧光成像。这是显著的特征，因为时间拉伸成像已经始终被视为与荧光成像可兼容。
本文提及或者引用的所有专利、专利申请、临时申请以及出版物（包括在“参考文献”部分中的那些）以其整体（包括所有附图和表格）通过引用而并入，到了它们与本说明书的明确教导不一致的程度。
例示实施例
本发明包括但不限于以下实施例。
实施例1. 一种用于拉伸/压缩光学脉冲的装置，包括：
空间色散器，布置为将准直光学脉冲射束分为具有相等间距角度的小射束的小射束阵列；
射束成形器，配置为控制小射束阵列的展开角度；以及
腔室，配置为顺序地反射小射束阵列内的各个小射束。
实施例2. 根据实施例1所述的装置，其中空间色散器是空间衍射元件。
实施例3. 根据实施例1-2中任一项所述的装置，其中射束成形器是4F相关器。
实施例4. 根据实施例3所述的装置，其中4F相关器包括具有各种焦距的两个或更多凸面透镜以便控制小射束阵列内的射束之间的各个角度间距。
实施例5. 根据实施例1-4中任一项所述的装置，其中腔室是空间啁啾腔室。
实施例6. 根据实施例1-5中任一项所述的装置，其中腔室包括两个非平行内表面。
实施例7. 根据实施例1-6中任一项所述的装置，其中腔室包括仅一个进入端口。
实施例8. 根据实施例6-7中任一项所述的装置，其中腔室的两个内表面各自具有高反射涂层。
实施例9. 根据实施例6-8中任一项所述的装置，其中腔室的两个内表面的几何构造取决于光程差异/时间间隔的线性度要求。
实施例10. 根据实施例6-9中任一项所述的装置，其中腔室的两个内表面的几何构造是平坦的。
实施例11. 根据实施例6-9中任一项所述的装置，其中腔室的两个内表面的几何构造是弯曲的。
实施例12. 根据实施例6-11中任一项所述的装置，其中腔室的两个内表面的几何构造是三维的。
实施例13. 根据实施例6-12中任一项所述的装置，其中两个内表面之间的间距填充有空气。
实施例14. 根据实施例1-13中任一项所述的装置，其中装置的操作范围是任何波长。
实施例15. 根据实施例1-13中任一项所述的装置，其中装置的操作范围从紫外到红外波长。
实施例16. 根据实施例6-15中任一项所述的装置，其中两个内表面布置为具有与小射束阵列的各小射束之间的角度间距匹配的倾斜角度（A/m）。
实施例17. 根据实施例1-16中任一项所述的装置，其中会聚小射束阵列经由腔室的进入端口进入腔室。
实施例18. 根据实施例6-17中任一项所述的装置，其中小射束阵列的单独小射束经历来自内表面的多个反射，
其中具有整数倍N(ω)的倾斜角度（A/m）的小射束阵列的各个射束从腔室的内表面反射N(ω)次，
其中在每一个反射之后各个小射束的入射角度能够减少A/m，并且最终变为与最后反射的内表面垂直，
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束经历不同数目的反射，
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束能够以不同光程进行传播，以及
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束能够使光学路径反转并且在空间色散器处再组合。
实施例19. 根据实施例8-18中任一项所述的装置，其中高反射涂层根据光源的中心波长和带宽来选择。
实施例20. 根据实施例1-19中任一项所述的装置，其中空间色散器是光学衍射光栅。
实施例21. 根据实施例20所述的装置，其中光学脉冲的频谱分量在空间上展开到大概相等间距角度的小射束阵列中。
实施例22. 根据实施例18-21中任一项所述的装置，其中光学脉冲的频谱分量在由腔室引发的不同光程中传播。
实施例23. 根据实施例18-21中任一项所述的装置，其中光学脉冲的频谱分量由于不同光程而在时间上展开，等同于光学脉冲经历一定量的色散的情况。
实施例24. 根据实施例1-23中任一项所述的装置，其中空间色散器是柱形凸面透镜。
实施例25. 根据实施例24所述的装置，其中空间频率分量在准直脉冲射束穿过柱形凸面透镜之后生成，
其中空间频率分量最初在柱形凸面透镜的焦点之前会聚并且在焦点之后展开，以及
其中空间频率分量展开到相等间距角度的小射束阵列中。
实施例26. 根据实施例18-25中任一项所述的装置，其中光学脉冲的空间频率分量在由腔室引发的不同光程中传播。
实施例27. 根据实施例18-25中任一项所述的装置，其中光学脉冲的空间频率分量由于不同光程而在时间上展开，等同于将单个脉冲分为子脉冲串。
实施例28. 根据实施例1-27中任一项所述的装置，其能够在量级为MHz的扫描速率下进行高速激光射束扫描，其中扫描速率仅由激光源的重复速率支配。
实施例29. 根据实施例1-27中任一项所述的装置，其能够在量级为GHz的扫描速率下进行高速激光射束扫描，其中扫描速率仅由激光源的重复速率支配。
实施例30. 根据实施例1-29中任一项所述的装置，其中所述装置配置为允许各个小射束之间的时间时延间隔的动态调谐。
实施例31. 根据实施例30所述的装置，其中各个小射束之间的时间时延间隔足够大使得设备配置为执行激光扫描荧光成像。
实施例32. 根据实施例1-27和30-31中任一项所述的装置，还包括用于激光射束扫描的激光源，
其中装置配置为在量级为兆赫兹（MHz）或吉赫兹（GHz）的扫描速率下执行高速激光射束扫描，以及
其中扫描速率仅由激光源的重复速率支配。
实施例33. 根据实施例1-32中任一项所述的装置，其中装置的射束偏转角度范围不受腔室影响，使得射束偏转角度范围是灵活可调谐的。
实施例34. 根据实施例1-33中任一项所述的装置，其中腔室的可分辨扫描点的数量由腔室的几何构造确定。
实施例35. 根据实施例28、29和32中任一项所述的装置，其中激光源是宽带超短脉冲激光源或者经强度调制的CW激光源。
实施例36. 根据实施例1-35中任一项所述的装置，包括提供光学脉冲的多个光源，其中装置配置为对所述多个光源进行波长复用以便执行彩色成像。
实施例37. 根据实施例1-36中任一项所述的装置，其中装置配置为从紫外波长到红外波长而执行光学被动射束扫描。
以下是说明了用于实践本发明的过程的示例。这些示例不应当解读为限制性的。
示例1
使用两个方案对来自具有20MHz重复速率的商用模式锁定激光器的光学脉冲进行时间拉伸：（1）使用长正常色散光学纤维（5km），以及（2）使用根据本发明的实施例的啁啾腔室（基于类型I空间色散器），其尺寸为4cmx7cm（镜间隔x镜长度）。来自激光器的光学脉冲最初通过非线性效应（称为自相位调制）而频谱加宽为变换受限的光学脉冲，如在图4中的虚曲线中所示。使用本发明的设备，由常规光谱仪捕获的输出频谱（实曲线）示出了几乎整个输入频谱可以以最小频谱失真而留存。
为了进一步检查由本发明的设备引发的总GDD，通过80Gb/s实时示波器捕获输出信号以便观察光学脉冲的时间加宽。图5A示出了通过光学色散纤维拉伸的时间拉伸光学信号的图表，并且图5B示出了通过本发明的设备拉伸的时间拉伸光学信号的图表。参照图5A，5km长的正常色散光学纤维可以实现0.15ns/nm的总群速色散，经由脉冲拉伸而导致脉冲的频谱向时间中的映射。脉冲拉伸是玻璃纤维的（材料）色散的结果。相比而言，本发明的设备不依赖于色散来用于脉冲拉伸。反而，啁啾腔室经由受几何构造设计支配的自由空间光程差而将频谱信息映射到时域。参照图5B，本发明的设备的总群速色散高达0.5ns/nm那么高，其中总损耗为18dB，这主要是由于镜长度的限制。
示例2
在图6中示出的机构也是基于类型II空间色散器的使用。图8A示出了发射到该机构的单个输入脉冲，该机构将它拉伸为脉冲串的长包络。图8B示出了脉冲串。参照图8A和8B，单个脉冲展开为具有宽度2.5ns的脉冲串包络，并且有效像素的数目多于60。在给定存在可以用于将空间信息编码到脉冲串中的充足像素的情况下，该脉冲串可以进一步用于执行另一模态的时间拉伸成像（在亮场成像模式中），其不再依赖于频谱编码以及因而色散。
示例3
在图12B中示出的机构（其是基于空间啁啾腔室和类型II空间色散器的激光扫描机构）用于捕获亮场图像。图13示出了由该机构捕获的代表性亮场图像（图13A：分辨目标；图13B：肺部组织切片）。光照的中心波长为大约710nm。单次重复速率（即，扫描-扫描）是80MHz。腔室提供了快轴1-D扫描，而慢轴扫描通过沿正交轴平移分辨目标而实现。超快行扫描通过直接时间向空间映射而实现，与在相关技术的时间拉伸成像模态中采用的两步映射形成对照。
应当理解到，本文描述的示例和实施例仅用于说明性目的，并且鉴于其的各种修改或改变将是本领域技术人员易于设想到的并且要包括在随附权利要求的范围和本申请的精神与范围内。此外，本文公开的任何发明或其实施例的任何元素或限制可以与本文公开的任何和/或所有其它元素或限制（单独地或者以任何组合）或者任何其它发明或其实施例组合，并且设想到所有这样的组合处于本发明的范围内而没有对其限制。
参考文献
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Claims (10)

1.一种用于拉伸/压缩光学脉冲的装置，包括：
空间色散器，布置为将准直光学脉冲射束分为具有相等间距角度的小射束的小射束阵列；
射束成形器，配置为控制小射束阵列的展开角度；
腔室，配置为顺序地反射小射束阵列内的各个小射束；
其中所述腔室是空间啁啾腔室；以及其中非平行且反射性的两个内表面形成2D腔室或者3D腔室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中两个内表面之间的间距填充有空气，由此允许各个小射束之间的时间时延间隔的动态调谐。
3.根据权利要求1所述的装置，其中装置的操作范围从紫外到红外波长。
4.根据权利要求1所述的装置，其中两个内表面布置为具有与小射束阵列的各小射束之间的相等间距角度匹配的倾斜角度（A/m）。
5.根据权利要求4所述的装置，其中小射束阵列的各个小射束经历来自内表面的多个反射，
其中具有整数倍N(ω)的倾斜角度（A/m）的小射束阵列的各个小射束从腔室的内表面反射N(ω)次，
其中在每一个反射之后各个小射束的入射角度能够减少A/m，并且最终变为与最后反射的内表面垂直，
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束经历不同数目的反射，
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束能够以不同光程进行传播，以及
其中具有不同倍数的倾斜角度的各个小射束能够使光学路径反转并且在空间色散器处再组合。
6.根据权利要求5所述的装置，其中光学脉冲的频谱分量在由腔室引发的不同光程中传播。
7.根据权利要求5所述的装置，其中光学脉冲的频谱分量由于不同光程而在时间上展开，等同于光学脉冲经历一定量的色散的情况。
8.根据权利要求1所述的装置，其中空间色散器是柱形凸面透镜，
其中空间频率分量在准直脉冲射束穿过柱形凸面透镜之后生成，
其中空间频率分量最初在柱形凸面透镜的焦点之前会聚并且在焦点之后展开，以及
其中空间频率分量展开到所述小射束阵列中。
9.根据权利要求5所述的装置，其中光学脉冲的空间频率分量在由腔室引发的不同光程中传播。
10.根据权利要求5所述的装置，其中光学脉冲的空间频率分量由于不同光程而在时间上展开，等同于将单个脉冲分为子脉冲串。
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