TW202224296A - 緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法 - Google Patents

緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202224296A
TW202224296A TW110131945A TW110131945A TW202224296A TW 202224296 A TW202224296 A TW 202224296A TW 110131945 A TW110131945 A TW 110131945A TW 110131945 A TW110131945 A TW 110131945A TW 202224296 A TW202224296 A TW 202224296A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser
mode
optical
cavity
gain medium
Prior art date
Application number
TW110131945A
Other languages
English (en)
Inventor
強納森 M 羅斯伯格
傑森 W 西克勒
羅倫斯 C 威斯特
佛梭 Ｒ 阿麥德
保羅 E 葛林
傑克 杰威爾
約翰 葛林
喬斯 卡瑪拉
傑瑞米 克里斯多夫 喬丹
陶德 李爾瑞克
法席德 葛哈賽米
強納桑 C 史屈爾茲
凱斯 G 菲夫
班傑明 席普來安尼
Original Assignee
美商寬騰矽公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商寬騰矽公司 filed Critical 美商寬騰矽公司
Publication of TW202224296A publication Critical patent/TW202224296A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/025—Constructional details of solid state lasers, e.g. housings or mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08072—Thermal lensing or thermally induced birefringence; Compensation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0813—Configuration of resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/1671—Solid materials characterised by a crystal matrix vanadate, niobate, tantalate
    • H01S3/1673—YVO4 [YVO]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648—Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • H01S3/042—Arrangements for thermal management for solid state lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • H01S3/0621—Coatings on the end-faces, e.g. input/output surfaces of the laser light
    • H01S3/0623—Antireflective [AR]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0811—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10038—Amplitude control
    • H01S3/10046—Pulse repetition rate control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/1645—Solid materials characterised by a crystal matrix halide
    • H01S3/1653—YLiF4(YLF, LYF)

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本發明闡述用於產生超短光學脈衝之設備及方法。可將高功率固態被動鎖模雷射製造成可併入至可攜式儀器中之緊密模組。該鎖模雷射可以介於200 MHz與50 MHz之間的重複速率、適合用於大量並行資料獲取之速率產生低於50 ps之光學脈衝。該等光學脈衝可用於產生參考時脈信號以用於使該可攜式儀器之資料獲取及信號處理電子器件同步。

Description

緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法
本申請案針對於用於產生低於100皮秒之光學脈衝之緊密設備及方法。該設備可併入至出於分析、醫療、製造或通信目的而使用該等光學脈衝之儀錶中。
超短光學脈衝( 亦即，小於大約100皮秒之光學脈衝)在各種研究與開發領域以及商業應用中係有用的。舉例而言，超短光學脈衝對於時域光譜術、光學測距、時域成像(TDI)、光同調斷層掃描(OCT)、螢光壽命成像(FLI)及用於基因定序之壽命解析之螢光偵測可係有用的。超短脈衝對於包含光學通信系統、醫療應用及對光電子裝置之測試之商業應用亦可係有用的。 已開發習用鎖模雷射以產生超短光學脈衝，且各種此類雷射當前係可商購的。舉例而言，已開發某些固態雷射及光纖雷射以遞送具有遠低於200飛秒之持續時間之脈衝。然而，對於某些應用，此等脈衝持續時間可比所需要的短且此等雷射系統之成本針對特定應用可係過高的。另外，此等雷射系統可係具有相當大佔用面積( 例如，大約1 ft 2或更大)、具有相當可觀重量且佔用相當大體積( 例如，0.5 ft 3或更大)之獨立系統。此等雷射系統係不容易攜帶的或作為模組併入至其他可攜式系統中。
本文中所闡述之技術係關於用於產生超短光學脈衝之設備及方法。闡述可實施為緊密的低成本雷射模組之鎖模雷射系統，該緊密的低成本雷射模組能夠以低至50 MHz之脈衝重複速率產生低於100皮秒之脈衝。可藉助包含於該模組中之電路以電子方式偵測來自雷射之光學脈衝，且可處理所得信號以產生可用於使其他電子系統與脈衝串流同步( 例如，使儀器(雷射模組併入至其中)之資料獲取電子器件同步)之電子時脈信號。發明人已認識到且瞭解到，緊密的低成本脈衝雷射系統可併入至儀錶( 例如，飛行時間成像儀器、利用壽命解析之螢光偵測之生物分析儀器、基因定序儀器、光同調斷層掃描儀器等)中，且可允許此等儀錶變得可容易攜帶且以與針對需要超短脈衝雷射之習用儀錶之情形相比較相當低之成本來生產。高可攜帶性可使此等儀器對於研究、開發、臨床使用、場部署及商業應用係更有用的。在實例性應用中，可將緊密雷射模組併入至可攜式基因定序儀器中，且可將該等光學脈衝遞送至在其中偵測單分子定序事件之反應室。 某些實施例係關於一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔；及增益介質，其位於該雷射腔中且在該鎖模雷射產生光學脈衝時展現介於4屈光度與15屈光度之間的熱透鏡化值。 某些實施例係關於一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔；輸出耦合器，其安裝在該雷射腔之第一端處之第一座架上，其中該第一座架不提供相對於入射於該輸出耦合器上之腔內光束之光學軸線對該輸出耦合器之角度調整；可飽和吸收鏡，其安裝在該雷射腔之第二端處之第二座架上，其中該第二座架不提供相對於入射於該可飽和吸收鏡上之該腔內光束之該光學軸線對該可飽和吸收鏡之角度調整；及增益介質，其位於該鎖模雷射與該輸出耦合器之間。 某些實施例係關於一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；輸出耦合器及第一聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上；可飽和吸收鏡及第二聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上，其中該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡包括用於鎖模雷射之雷射腔之端鏡；增益介質，其沿著腔內光束之光學軸線位於該雷射腔內；及腔長度延長區域，其包括位於該輸出耦合器與該可飽和吸收鏡之間的兩個反射器，其中該兩個反射器將該腔內光束摺疊多於兩次。 某些實施例係關於一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有經組態而以介於50 MHz與200 MHz之間的脈衝重複速率操作之第一雷射腔，其中該鎖模雷射組裝在該基底底盤上；該第一雷射腔之第一端鏡，其位於該第一雷射腔之第一端處；該第一雷射腔之第二端鏡，其位於該第一雷射腔之第二端處；及增益介質，其位於該第一雷射腔內，其中該增益介質經組態以在以該第一雷射腔之操作功率經泵激時展現熱透鏡化，其中該熱透鏡化支援在形成於該第一雷射腔內之第二雷射腔中發出雷射，該第二雷射腔小於該第一雷射腔之長度之二分之一且包含該第一端鏡及在該第一雷射腔中安裝在該基底底盤上之第三端鏡。 某些實施例係關於一種操作鎖模雷射之方法，該方法包括：用光學泵束泵激雷射腔之增益介質，使得該增益介質展現屈光度值範圍介於8屈光度與12屈光度之間的熱透鏡化；使腔內光束自在該雷射腔之第一端處之輸出耦合器及在該雷射腔之第二端處之可飽和吸收鏡反射；及在該屈光度值範圍內產生穩定光學脈衝之輸出。 可依據結合附圖進行之以下說明更充分地理解本發明教示之前述及其他態樣、實施方案、動作、功能性、特徵及實施例。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張2016年12月16日提出申請且標題為「Compact Mode-Locked Laser Module」之第62/435,688號美國臨時申請案之優先權，該美國臨時申請案以全文引用方式併入。 I. 簡介發明人已認識到且瞭解到，能夠提供至少500 mW之平均輸出功率之習用超短脈衝雷射通常係大的、昂貴的且對於諸多移動應用係不適合的。此等雷射通常太大且太重而不能併入至可經調適以用於成像、測距或桌上生物分析應用之可攜式儀錶中。因此，發明人已設想出可以選定波長且以高達3.5瓦(W)之平均光學功率提供低於100皮秒之脈衝之緊密的超短脈衝雷射系統。該雷射系統可經組態以提供介於大約50 MHz與大約200 MHz之間的光學脈衝之重複速率，該重複速率很好地適合於大量並行資料獲取。在某些實施例中，由鎖模雷射模組及其光學器件佔據之區可係大約一張A4紙之大小，該A4紙具有大約40 mm或更小之厚度。由模組佔據之體積可係至多0.07 ft 3，其係由無法遞送同樣多之光學功率之習用超短脈衝雷射佔據之體積之幾乎10倍減少。由於雷射具有緊密板條形式因子，因此其可作為可替換模組( 例如，在可添加或交換個人電腦上之板時換入或換出之模組)容易地併入至儀器中。 術語「光學」可係指超紫外線、可見、近紅外線及短波長紅外線光譜頻帶。 在生物分析技術之領域中，此緊密的鎖模雷射模組可用於將光學激發能量遞送至整合至晶片上之複數個反應室(舉例而言)。根據某些實施方案，晶片上之反應室數目可介於大約10,000與大約10,000,000之間，且該等室可含有可在一段時間內經歷多個生物化學反應之樣本。在其他實施方案中，晶片上可存在更少或更多反應室。根據某些實施例，可用發螢光之一或多個螢光團標記樣本或與樣本相互作用之分子，或樣本可在由來自鎖模雷射模組之光學脈衝進行激發之後自身發螢光。對來自反應室之螢光之偵測及分析提供關於室內之樣本之資訊。 為製成包含此等大量反應室且使用多個不同螢光團之可攜式儀器，需要解決數個技術挑戰。脈衝雷射系統必須係小的且輕量的，且其必須提供足以激發所有反應室中之螢光團之光學功率( 例如，在適合激發波長下大於大約300 mW)。亦可需要該脈衝雷射系統來產生在檢定或定序運行之持續時間(其可持續數十分鐘或小時)內穩定之超短光學脈衝串流。另外，必須存在用鎖模雷射激發不同螢光團( 例如，具有用於DNA定序之不同發射特性之四個螢光團)且在適當時間在每一反應室處偵測來自螢光團之不同發射特性使得可將每一螢光團與其他螢光團區分開以獲得有用資訊的某種方式。進一步地，對於涉及晶片上之整合式光學電路之應用，必須存在調適來自雷射模組之輸出光束以匹配晶片處之接收光學器件且在長時間週期內維持至晶片之穩定及高效耦合的某種方式。 根據本發明實施例之緊密的鎖模雷射可作為可更換模組併入至可攜式儀器中。模組之形式因子係板條形狀，其在板條之最長邊緣上量測為不大於350 mm且具有不大於40 mm之厚度，佔據不大於0.1立方英尺之體積。在實施例中，最長邊緣尺寸可係介於300 mm與350 mm之間的值，且最大厚度可係介於30 mm與40 mm之間的值。模組之重量可不大於2千克，且由模組消耗之操作功率可不大於20瓦。在實施例中，最大重量可係介於1千克與20千克之間的值，且最大操作功率可係介於10瓦與20瓦之間的值。雷射可在大致532 nm之激發波長下以可控制在100 mW與1.5 W之間的平均輸出功率產生穩定之低於40皮秒之脈衝串。以選定輸出功率進行之鎖模操作可在數小時內係穩定的。模組亦包含用於感測由雷射產生之光學脈衝及光學功率位準之電路。自感測光學脈衝而導出之信號可用於產生電子時脈信號，該電子時脈信號可用於使儀器電子器件( 例如，資料獲取循環)與由雷射產生之光學脈衝之定時同步。 II. 實例性生物分析應用藉由闡釋之方式，闡述生物分析應用，其中緊密的鎖模雷射模組用於激發晶片上之複數個反應室中之螢光團。實例性應用意欲突出強調雷射模組之要求更高之要求中之某些要求，且不意欲將雷射模組限制於僅生物分析應用。模組可用於其他技術，諸如通信、成像、光子晶片或電子晶片探測與診斷、製造(切割、燒蝕)及醫療與診斷。 在概觀中，可攜式分析儀器1-100可包括作為可替換模組安裝在儀器內或以其他方式耦合至儀器之一或多個鎖模雷射模組1-108，如圖1-1A中所繪示。可攜式分析儀器1-100可包含光學系統1-115及分析系統1-160。光學系統1-115可包含光學組件(其可包含(舉例而言)以下各項中之非任一者、一或多者：透鏡、鏡、光學濾波器、衰減器、光束操縱組件、光束整形組件)之某一組合且經組態以對輸出光學脈衝1-122進行操作及/或將輸出光學脈衝1-122自鎖模雷射模組1-108遞送至分析系統1-160。該分析系統可包含經配置以將光學脈衝引導至待分析之至少一個樣本、自該至少一個樣本接收一或多個光學信號( 例如，螢光、背向散射輻射)且產生表示所接收光學信號之一或多個電信號的複數個組件。在某些實施例中，分析系統1-160可包含一或多個光偵測器及經組態以處理來自該等光偵測器之電信號之信號處理電子器件( 例如，一或多個微控制器、一或多個場可程式化閘陣列、一或多個微處理器、一或多個數位信號處理器、邏輯閘等)。分析系統1-160亦可包含經組態以經由一或多個資料通信鏈路將資料傳輸至外部裝置且自外部裝置接收資料之資料傳輸硬體。在某些實施例中，分析系統1-160可經組態以接納生物光電子晶片1-140，生物光電子晶片1-140固持待分析之一或多個樣本。 儘管光學脈衝1-122在圖式中經繪示為具有單個橫向光學模式，但在某些實施例中，來自鎖模雷射模組1-108之光學輸出可係多模態的( 例如，具有較高階橫向模式)。在此等實施例中，橫向輸出光束分佈型可由於雷射之多模態操作而具有多個強度峰值及最小值。在某些實施例中，可( 例如，藉由漫射光學器件)藉由光學系統1-115或在耦合至分析系統1-160時使多模態輸出均質化。在某些實施方案中，多模態輸出可耦合至分析系統1-160中之複數個光纖或波導。舉例而言，多模態輸出之每一強度峰值可耦合至連接至生物光電子晶片1-140之單獨波導或波導陣列中之若干波導。允許鎖模雷射以多模態操作可達成來自鎖模雷射之更高輸出功率。 圖1-1B繪示包含緊密的鎖模雷射模組1-108之可攜式分析儀器1-100之進一步詳細實例。在某些實施方案中，該模組可安裝至儀器底盤或儀器之框架1-102，且可位於儀器之外殼內側。根據某些實施例，鎖模雷射模組1-108可包含鎖模雷射1-110及可用於操作鎖模雷射且對來自鎖模雷射之輸出光束進行操作之額外組件。鎖模雷射1-110可包括在雷射腔中或耦合至雷射腔之元件( 例如，可飽和吸收器、聲光調變器、克爾透鏡)，該元件引發雷射之縱向頻率模式之相位鎖定。該雷射腔可部分地由腔端鏡1-111、1-119界定。在某些實施方案中，鎖模雷射1-110可( 例如)由可飽和吸收器被動地鎖模。頻率模式之此鎖定引起雷射之脈衝操作( 例如，腔內脈衝1-120在腔端鏡之間來回反彈)且自部分地傳輸光之一個端鏡1-111產生輸出光學脈衝1-122串流。 在某些情形中，分析儀器1-100可經組態以接納可移除經封裝生物光電子晶片1-140。該晶片可包含複數個反應室、經配置以將光學激發能量遞送至反應室之整合式光學組件及經配置以偵測來自反應室之螢光發射之整合式光偵測器。在某些實施方案中，晶片1-140可係一次性的，然而在其他實施方案中該晶片可係可再用的。當晶片由儀器接納時，其可與鎖模雷射電通信且光學通信而且與分析系統1-160電通信且光學通信。 在某些實施例中，生物光電子晶片可安裝( 例如，經由承窩連接)在電子電路板1-130 (諸如可包含額外儀器電子器件之印刷電路板(PCB))上。舉例而言，PCB 1-130可包含經組態以將電功率、一或多個時脈信號及控制信號提供至生物光電子晶片1-140的電路，及經配置以接收表示自反應室偵測之螢光發射之信號的信號處理電路。在某些實施方案中，可由儀器部分地或完全地處理自生物光電子晶片傳回之資料，儘管可經由網路連接將資料傳輸至一或多個遠端資料處理器。PCB 1-130亦可包含經組態以自晶片接收與耦合至生物光電子晶片1-140之波導中之光學脈衝1-122之光學耦合及功率位準有關之回饋信號的電路。可將該等回饋信號提供至雷射模組1-108及光學系統1-115中之一者或兩者以控制光學脈衝1-122之輸出光束之一或多個參數。在某些情形中，PCB 1-130可將功率提供或路由至雷射模組1-108以用於操作雷射模組中之鎖模雷射及電路。 根據某些實施例，鎖模雷射1-110可包括增益介質1-105 (在某些實施例中，其可係固態材料)、輸出耦合器1-111及雷射腔端鏡1-119。鎖模雷射之光學腔可由輸出耦合器1-111及端鏡1-119限定。雷射腔之光學軸線1-125可具有一或多個摺疊(轉彎)以增加雷射腔之長度。在某些實施例中，雷射腔中可存在用於光束整形、波長選擇及/或脈衝形成之額外光學元件(圖1-1B中未展示)。在某些情形中，端鏡1-119包括可飽和吸收鏡(SAM)，該可飽和吸收鏡引發縱向腔模式之被動模式鎖定且引起雷射1-110之脈衝操作。雷射模組1-108可進一步包含用於激發增益介質之泵源( 例如，雷射二極體，圖1-1B中未展示)。 當雷射1-110經鎖模時，腔內脈衝1-120可在端鏡1-119與輸出耦合器1-111之間循環，且腔內脈衝之一部分可作為輸出脈衝1-122傳輸穿過輸出耦合器1-111。因此，當腔內脈衝1-120在雷射腔中之輸出耦合器1-111與端鏡1-119之間來回反彈時，可在輸出耦合器處偵測到如圖1-2之圖表中所繪示之輸出脈衝1-122串。 圖1-2繪示輸出脈衝1-122之時間強度分佈型。在某些實施例中，所發射脈衝之峰值強度值可係大致相等的，且該等分佈型可具有高斯時間分佈型，儘管諸如sech 2分佈型之其他分佈型可係可能的。在某些情形中，該等脈衝可不具有對稱時間分佈型且可具有其他時間形狀。每一脈衝之持續時間可由半高全寬(FWHM)值表徵，如圖1-2中所指示。根據鎖模雷射之某些實施例，超短光學脈衝可具有小於100皮秒(ps)之FWHM值。在某些情形中，該等FWHM值可介於大致5 ps與大致30 ps之間。 輸出脈衝1-122可分開規律間隔 T。舉例而言， T可由輸出耦合器1-111與腔端鏡1-119之間的往返行進時間判定。根據某些實施例，脈衝分開間隔T可介於大約1 ns與大約30 ns之間。在某些情形中，脈衝分開間隔T可介於大約5 ns與大約20 ns之間，對應於介於大約0.7米與大約3米之間的雷射腔長度(在雷射腔內之光學軸線1-125之大致長度)。在實施例中，脈衝分開間隔對應於雷射腔中之往返行進時間，使得3米之腔長度(6米之往返距離)提供大致20 ns之脈衝分開間隔 T。 根據某些實施例，所要脈衝分開間隔 T及雷射腔長度可由晶片1-140上之反應室數目、螢光發射特性及用於自生物光電子晶片1-140讀取資料之資料處置電路之速度的組合來判定。發明人已認識到且瞭解到，不同螢光團可藉由其不同螢光衰變速率或特性壽命來區分。因此，需要存在足以收集可用以在其不同衰變速率之間進行區分之選定螢光團之充足統計資料的脈衝分開間隔T。另外，若脈衝分開間隔T太短，則資料處置電路無法與由大量反應室收集之大量資料保持同步。發明人已認識到且瞭解到，介於大約5 ns與大約20 ns之間的脈衝分開間隔T適合用於具有高達大約2 ns之衰變速率之螢光團且適合用於處置來自介於大約60,000個與8,000,000個之間的反應室之資料。 根據某些實施方案，光束操縱模組1-150可自鎖模雷射模組1-108接收輸出脈衝且經組態以至少調整光學脈衝至生物光電子晶片1-140之光學耦合器上之位置及入射角( θ i, ϕ i )。在某些情形中，可由光束操縱模組對來自鎖模雷射模組之輸出脈衝進行操作以另外或另一選擇係在生物光電子晶片1-140上之光學耦合器處改變光束形狀及/或光束旋轉。在某些實施方案中，光束操縱模組1-150可進一步提供輸出脈衝光束至光學耦合器上之聚焦及/或偏振調整。在2016年5月20日提出申請之標題為「Pulsed Laser and Bioanalytic System」之美國專利申請案15/161,088中闡述光束操縱模組之一項實例，該美國專利申請案以引用方式併入本文中。在2016年12月16日提出申請且標題為「Compact Beam Shaping and Steering Assembly」之單獨的第62,435,679號美國專利申請案中闡述光束操縱模組之另一實例，該美國專利申請案以引用方式併入本文中。 參考圖1-3，來自鎖模雷射模組之輸出脈衝1-122可耦合至生物光電子晶片上之一或多個光學波導1-312中。在某些實施例中，該等光學脈衝可經由光柵耦合器1-310耦合至一或多個波導，儘管在某些實施例中可使用耦合至生物光電子晶片上之一或多個光學波導之端。根據某些實施例，象限偵測器1-320可位於半導體基板1-305 ( 例如，矽基板)上以用於輔助光學脈衝1-122光束對準至光柵耦合器1-310。一或多個波導1-312及反應室1-330可整合於同一半導體基板上，其中介入介電層( 例如，二氧化矽層)位於基板、波導、反應室與光偵測器1-322之間。 每一波導1-312可包含在反應室1-330下面之漸縮部分1-315以均衡沿著波導耦合至反應室之光學功率。減小錐度可將更多光學能量驅迫至波導之芯外側，從而增加至反應室之耦合且補償沿著波導之光學損耗，包含耦合至反應室中之光損耗。第二光柵耦合器1-317可位於每一波導之端處以將光學能量引導至整合式光電二極體1-324。該整合式光電二極體可偵測沿著波導向下耦合之功率量且將所偵測信號提供至控制光束操縱模組1-150之回饋電路(舉例而言)。 反應室1-330可與波導之漸縮部分1-315對準且凹陷在桶形件1-340中。可針對每一反應室1-330存在位於半導體基板1-305上之時間方格化光偵測器1-322。金屬塗層及/或多層塗層1-350可在反應室周圍且在波導上面形成以阻止不在反應室中( 例如，分散在反應室上面之溶液中)之螢光團之光學激發。金屬塗層及/或多層塗層1-350可凸起而超出桶形件1-340之邊緣以降低波導1-312中之光學能量在每一波導之輸入端及輸出端處之吸收性損耗。 在生物光電子晶片1-140上可存在複數個波導列、反應室及時間方格化光偵測器。舉例而言，在某些實施方案中，可存在128列，每一列具有512個反應室，總共65,536個反應室。其他實施方案可包含更少或更多反應室，且可包含其他佈局組態。可經由一或多個星形耦合器或多模干擾耦合器或藉由位於至晶片1-140之光學耦合器與複數個波導之間的任何其他構件將來自鎖模雷射1-110之光學功率分佈至多個波導。 圖1-4圖解說明自波導1-315內之光學脈衝1-122至反應室1-330之光學能量耦合。已依據考量到波導尺寸、反應室尺寸、不同材料之光學性質及波導1-315距反應室1-330之距離的光學波之電磁場模擬產生圖式。舉例而言，該波導在二氧化矽之周圍介質1-410中可由氮化矽形成。可藉由在2015年8月7日提出申請之標題為「Integrated Device for Probing, Detecting and Analyzing Molecules」之第14/821,688號美國申請案中所闡述之微製作程序形成波導、周圍介質及反應室。根據某些實施例，漸消光學場1-420將由波導輸送之光學能量耦合至反應室1-330。 在圖1-5中繪示在反應室1-330中發生之生物反應之非限制性實例。在此實例中，在反應室中發生核苷酸或核苷酸類似物至與目標核酸互補之生長鏈中之順序併入。可偵測該順序併入以將DNA定序。該反應室可具有介於大約150 nm與大約250 nm之間的深度及介於大約80 nm與大約160 nm之間的直徑。金屬化層1-540 ( 例如，用於電參考電位之金屬化)可在光偵測器上面經圖案化以提供阻擋來自毗鄰反應室及其他非需要光源之雜散光之孔隙。根據某些實施例，聚合酶1-520可位於反應室1-330內( 例如，附接至該室之基底)。該聚合酶可吸收目標核酸1-510 ( 例如，自DNA導出之核酸之一部分)，且將互補核酸之生長鏈定序以產生生長DNA鏈1-512。用不同螢光團標記之核苷酸或核苷酸類似物可分散在反應室上面及反應器內之溶液中。 當將所標記核苷酸或核苷酸類似物1-610併入至互補核酸之生長鏈中(如圖1-6中所繪示)時，可藉由自波導1-315耦合至反應室1-330中之光學能量脈衝重複地激發一或多個所附接螢光團1-630。在某些實施例中，一或若干螢光團1-630可用任一適合連接體1-620附接至一或多個核苷酸或核苷酸類似物1-610。併入事件可持續高達大約100 ms之一段時間。在此時間期間，可用時間方格化光偵測器1-322偵測因由來自鎖模雷射之脈衝激發(若干)螢光團而引起之螢光發射脈衝。在某些實施例中，可在每一像素處存在一或多個額外整合式裝置1-323以用於信號處置( 例如，放大、讀出、路由 等)。根據某些實施例，每一像素可包含使螢光發射通過且減少來自激發脈衝之輻射傳輸之單層或多層光學濾波器1-530。某些實施方案可不使用光學濾波器1-530。藉由將具有不同發射特性( 例如，螢光衰變速率、強度、螢光波長)之螢光團附接至不同核苷酸(A、C、G、T)，在DNA鏈1-512併入核酸且達成生長DNA鏈之基因序列之判定時偵測及區分不同發射特性。 根據某些實施例，經組態以基於螢光發射特性分析樣本之分析儀器1-100可偵測不同螢光分子之間的螢光壽命及/或強度差異及/或不同環境中之相同螢光分子之間的壽命及/或強度差異。藉由闡釋方式，圖1-7標繪可表示來自兩個不同螢光分子(舉例而言)之螢光發射之兩個不同螢光發射機率曲線(A及B)。參考曲線A (虛線)，在由短或超短光學脈衝激發之後，來自第一分子之螢光發射之機率 p A(t) 可隨時間衰變，如所繪示。在某些情形中，發射光子之機率隨時間之減小可由指數衰變函數 p A(t) = P Ao e -t/τ 1表示，其中 P Ao 係初始發射機率且τ 1係表徵發射衰變機率之與第一螢光分子相關聯之時間參數。τ 1可稱為第一螢光分子之「螢光壽命」、「發射壽命」或「壽命」。在某些情形中，τ 1之值可因螢光分子之區域環境而變更。其他螢光分子可具有不同於曲線A中所展示之發射特性。舉例而言，另一螢光分子可具有不同於單一指數衰變之衰變分佈型，且其壽命可由半生期值或某一其他度量來表徵。 第二螢光分子可具有係指數的但具有可量測地不同之壽命τ 2之衰變分佈型，如針對圖1-7中之曲線B所繪示。在所展示之實例中，曲線B之第二螢光分子之壽命比曲線A之壽命短，且在第二分子之激發之後不久發射機率 p B(t) 比曲線A之發射機率高。在某些實施例中，不同螢光分子可具有介於自大約0.1 ns至大約20 ns之範圍內之壽命或半生期值。 發明人已認識到且瞭解到，螢光發射壽命之差異可用於辨別不同螢光分子之存在或不存在及/或用於辨別螢光分子所經受之不同環境或條件。在某些情形中，基於壽命(而非發射波長，舉例而言)辨別螢光分子可簡化分析儀器1-100之態樣。作為實例，波長區別光學器件(諸如波長濾波器、每一波長之專用偵測器、在不同波長下之專用脈衝光學源，及/或繞射光學器件)可在數目上減少或在基於壽命而辨別螢光分子時經取消。在某些情形中，可使用以單個特性波長操作之單個脈衝光學源來激發在光學光譜之同一波長區域內發射但具有可量測地不同之壽命的不同螢光分子。使用單個脈衝光學源而非以不同波長操作之多個源來激發且辨別在同一波長區域內發射之不同螢光分子的分析系統可操作且維護起來不那麼複雜，更緊密，且可以更低成本來製造。 儘管基於螢光壽命分析之分析系統可具有特定益處，但可藉由允許額外偵測技術而增加由分析系統獲得之資訊量及/或偵測準確度。舉例而言，某些分析系統1-160可另外經組態以基於螢光波長及/或螢光強度而辨別樣本之一或多個性質。 再次參考圖1-7，根據某些實施例，可用經組態以在激發螢光分子之後將螢光發射事件時間方格化之光偵測器區分不同螢光壽命。可在光偵測器之單個電荷累積循環期間發生時間方格化。電荷累積循環係讀出事件之間的間隔，在該間隔期間將光生載波累積在時間方格化光偵測器之方格中。在圖1-8中用圖表方式介紹藉由發射事件之時間方格化判定螢光壽命之概念。在就在t 1之前之時間t e處，同一類型( 例如，對應於圖1-7之曲線B之類型)之螢光分子中之一螢光分子或螢光分子總體由短或超短光學脈衝激發。對於大分子總體，發射強度可具有類似於曲線B之時間分佈型，如圖1-8中所繪示。 然而，對於單個分子或小數目個分子，針對此實例，根據圖1-7中之曲線B之統計資料發生螢光光子發射。時間方格化光偵測器1-322可將自發射事件產生之載波累積至關於(若干)螢光分子之激發時間在時間上經解析之離散時間方格(圖1-8中指示之三個)中。當對大數目個發射事件求和時，在時間方格中所累積之載波可近似圖1-8中所展示之衰變強度曲線，且經方格化信號可用於區分不同螢光分子或螢光分子所處之不同環境。 在2015年8月7日提出申請、標題為「Integrated Device for Temporal Binning of Received Photons」之第14/821,656號美國專利申請案中闡述時間方格化光偵測器1-322之實例，該美國專利申請案以引用方式併入本文中。出於闡釋目的，在圖1-9中繪示時間方格化光偵測器之非限制性實施例。單個時間方格化光偵測器1-900可包括全部形成於半導體基板上之光子吸收/載波產生區域1-902、載波行進區域1-906及複數個載波儲存方格1-908a、1-908b、1-908c。該載波行進區域可藉由載波輸送通道1-907連接至該複數個載波儲存方格。展示僅三個載波儲存方格，但可存在更多或更少載波儲存方格。可存在連接至載波儲存方格之讀出通道1-910。可藉由區域地摻雜半導體及/或形成毗鄰絕緣區域而形成光子吸收/載波產生區域1-902、載波行進區域1-906、載波儲存方格1-908a、1-908b、1-908c及讀出通道1-910以提供光偵測能力且拘限載波。時間方格化光偵測器1-900亦可包含形成於基板上之複數個電極1-920、1-922、1-932、1-934、1-936、1-940，該等電極經組態以在裝置中產生用於將載波輸送穿過裝置之電場。 在操作中，螢光光子可在光子吸收/載波產生區域1-902處在不同時間經接收且產生載波。舉例而言，大致在時間t 1處，三個螢光光子可在光子吸收/載波產生區域1-902之耗盡區域中產生三個載波電子。裝置中之電場(歸因於至電極1-920及1-922以及視情況或另一選擇係至電極1-932、1-934、1-936之摻雜及/或外部施加之偏壓)可使載波移動至載波行進區域1-906。在載波行進區域中，行進距離轉變為在激發螢光分子之後之時間。在稍後時間t 5處，另一螢光光子可經接收在光子吸收/載波產生區域1-902中且產生額外載波。此時，前三個載波已行進至載波行進區域1-906中之毗鄰於第二儲存方格1-908b之位置。在稍後時間t 7處，可在電極1-932、1-934、1-936與電極1-940之間施加電偏壓以將載波自載波行進區域1-906側向輸送至儲存方格。可然後將前三個載波輸送至第一方格1-908a且保持在第一方格1-908a中，而且可將稍後產生之載波輸送至第三方格1-908c且保持在第三方格1-908c中。在某些實施方案中，對應於每一儲存方格之時間間隔處於亞奈秒時間尺度，儘管可在某些實施例中( 例如，在其中螢光團具有更長衰變時間之實施例中)使用更長時間尺度。 在光偵測器1-900之單個電荷累積循環期間，在激發事件( 例如，來自脈衝光學源之激發脈衝)之後產生且時間方格化載波之程序可在單個激發脈衝之後發生一次或在多個激發脈衝之後重複多次。在完成電荷累積之後，可經由讀出通道1-910自儲存方格讀出載波。舉例而言，適當偏壓序列可施加至至少電極1-940及下游電極(未展示)以將載波自儲存方格1-908a、1-908b、1-908c移除。 在若干個激發事件之後，可讀出每一電子儲存方格中之所累積信號以提供具有表示螢光發射衰變速率之對應方格之直方圖(舉例而言)。在圖1-10A及圖1-10B中圖解說明此程序。該直方圖之方格可指示在激發反應室中之(若干)螢光團之後在每一時間間隔期間所偵測到之光子數目。在某些實施例中，將在大量激發脈衝之後累積針對該等方格之信號，如圖1-10A中所繪示。該等激發脈衝可發生在分開脈衝間隔時間 T之時間t e1、t e2、t e3、…t eN處。可存在在信號累積於電子儲存方格中期間施加至反應室之介於10 5個與10 7個之間的激發脈衝。在某些實施例中，一個方格(方格0)可經組態以偵測隨每一光學脈衝遞送之激發能量之振幅，且用作參考信號( 例如，以將資料正規化)。 在某些實施方案中，可在激發事件之後自螢光團發射平均僅單個光子，如圖1-10A中所繪示。在時間t e1處之第一激發事件之後，時間t f1處之所發射光子可出現在第一時間間隔內，使得所得電子信號累積在第一電子儲存方格中(貢獻於方格1)。在時間t e2處之隨後激發事件中，時間t f2處之所發射光子可出現在第二時間間隔內，使得所得電子信號貢獻於方格2。 在大量激發事件及信號累積之後，可讀出時間方格化光偵測器1-322之電子儲存方格以針對反應室提供多值信號( 例如，兩個或兩個以上值之直方圖、N維向量 等)。每一方格之信號值可取決於螢光團之衰變速率。舉例而言且再次參考圖1-8，具有衰變曲線B之螢光團將具有比具有衰變曲線A之螢光團高的方格1中之信號與方格2中之信號之比率。可分析來自該等方格之值且將該等值與校準值及/或彼此進行比較，以判定特定螢光團，此又識別在處於反應室中時鏈接至螢光團之核苷酸或核苷酸類似物(或所關注之任何其他分子或試樣)。 為進一步輔助理解信號分析，所累積多方格值可經標繪為直方圖，如圖1-10B中所繪示(舉例而言)，或可經記錄為N維空間中之向量或位置。可單獨執行校準運行以獲取鏈接至四個核苷酸或核苷酸類似物之四個不同螢光團之多值信號( 例如，校準直方圖)之校準值。作為實例，可如圖1-11A (與T核苷酸相關聯之螢光標記)、圖1-11B (與A核苷酸相關聯之螢光標記)、圖1-11C (與C核苷酸相關聯之螢光標記)及圖1-11D (與G核苷酸相關聯之螢光標記)中所繪示而出現校準直方圖。所量測多值信號(對應於圖1-10B之直方圖)與校準多值信號之比較可判定併入至生長DNA鏈中之核苷酸或核苷酸類似物之身份「T」 (圖1-11A)。 在某些實施方案中，另外或另一選擇係，可使用螢光強度來區分不同螢光團。舉例而言，某些螢光團可以顯著不同強度發射或具有其激發機率之顯著差異( 例如，至少大約35%之差異)，即使其衰變速率可為類似的。藉由使經方格化信號(方格1至3)以所量測激發能量方格0作為參考，基於強度位準而區分不同螢光團可係可能的。 在某些實施例中，同一類型之不同數目個螢光團可鏈接至不同核苷酸或核苷酸類似物，使得可基於螢光團強度而識別核苷酸。舉例而言，兩個螢光團可鏈接至第一核苷酸( 例如，「C」)或核苷酸類似物且四個或四個以上螢光團可鏈接至第二核苷酸( 例如，「T」)或核苷酸類似物。由於不同數目個螢光團，因此可存在與不同核苷酸相關聯之不同激發及螢光團發射機率。舉例而言，在信號累積間隔期間針對「T」核苷酸或核苷酸類似物可存在更多發射事件，使得方格之表觀強度顯著高於「C」核苷酸或核苷酸類似物之表觀強度。 發明人已認識到且瞭解到，基於螢光團衰變速率及/或螢光團強度而區分核苷酸或任何其他生物或化學試樣達成分析儀器1-100中之光學激發及偵測系統之簡化。舉例而言，可用單波長源( 例如，產生一個特性波長之源而非多個源或以多個不同特性波長操作之源)執行光學激發。另外，在偵測系統中可不需要波長區別光學器件及濾波器。而且，可針對每一反應室使用單個光偵測器以偵測來自不同螢光團之發射。 片語「特性波長」或「波長」用於係指在輻射之有限頻寬內之中央或主要波長( 例如，在由脈衝光學源輸出之20 nm頻寬內之中央或峰值波長)。在某些情形中，「特性波長」或「波長」可用於係指在由源輸出之輻射之總頻寬內之峰值波長。 發明人已認識到且瞭解到，具有在介於大約560 nm與大約900 nm之間的範圍中之發射波長的螢光團可提供充足量之螢光以由時間方格化光偵測器(其可使用CMOS程序在矽晶圓上製作)檢測。此等螢光團可鏈接至所關注之生物分子，諸如核苷酸或核苷酸類似物。可在基於矽之光偵測器中以比處於較長波長之螢光高之響應率偵測在此波長範圍中之螢光發射。另外，在此波長範圍中之螢光團及相關聯連接體可不干擾核苷酸或核苷酸類似物至生長DNA鏈中之併入。發明人亦已認識到且瞭解到，可用單波長源光學激發具有在介於大約560 nm與大約660 nm之間的範圍中之發射波長之螢光團。在此範圍中之實例性螢光團係自馬薩諸塞州沃爾瑟姆之賽默飛世爾科技公司購得之Alexa Fluor 647。發明人亦已認識到且瞭解到，可需要處於較短波長( 例如，介於大約500 nm與大約650 nm之間)之激發能量來激發以介於大約560 nm與大約900 nm之間的波長發射之螢光團。在某些實施例中，時間方格化光偵測器可( 例如 )藉由將其他材料(諸如Ge)併入至光偵測器主動區域中而高效地偵測來自樣本之較長波長發射。 儘管使用發射單個特性波長之激發源將DNA定序之預期可簡化光學系統之某些部分，但其可對激發源提出技術上具挑戰性之要求，如上文所述。舉例而言，發明人已認識到且瞭解到，來自激發源之光學脈衝應針對上文所闡述之偵測方案快速地熄滅，使得激發能量不淹沒或干擾隨後所偵測之螢光信號。在某些實施例中且再次參考圖1-5，在波導1-315與時間方格化光偵測器1-322之間可不存在波長濾波器。為避免激發能量干擾隨後信號收集，激發脈衝可需要在距激發脈衝之峰值大約100 ps內在強度上減少至少50 dB。在某些實施方案中，激發脈衝可需要在距激發脈衝之峰值大約100 ps內在強度上減少至少80 dB。發明人已認識到且瞭解到，鎖模雷射可提供此等迅速關斷特性。然而，鎖模雷射可難以在穩定鎖模狀態中操作延長時間週期。而且，由於脈衝重複速率出於資料獲取目的而可需要低於100 MHz，因此鎖模雷射腔之長度可變得非常長。此等長長度與可併入至可攜式台式儀器中之緊密光學源背道而馳。另外，鎖模雷射必須為在低於660 nm之波長下激發螢光團而提供每脈衝充足能量(或高平均功率)，使得可用針對數千個或甚至數百萬個反應室之整合式光電二極體並行偵測螢光。發明人已進一步認識到且瞭解到，鎖模雷射之光束品質應係高的( 例如，M 2值小於1.5)，使得可達成至生物光電子晶片1-140之光學耦合器及波導(舉例而言)之高效耦合。當前，在可併入至可攜式台式儀器中且保持穩定達延長時間週期之緊湊模組( 例如，佔據小於0.1 ft 3之體積)中不存在以介於50 MHz與200 MHz之間的重複速率、以介於500 nm與650 nm之間的波長、以介於250 mW與1 W之間的平均功率提供脈衝的可商購之鎖模雷射系統。 III. 緊密的鎖模雷射模組發明人已設想出且構建了緊密的鎖模雷射模組1-108 (例如，如圖1-1A及圖1-1B中示意性地繪示)，緊密的鎖模雷射模組1-108就平均功率、緊密度、光束品質、脈衝重複速率、激發波長及光學脈衝之關斷速度而言達成上文所闡述之效能規格。在概觀中且參考圖2-1，根據某些實施例，緊密的鎖模雷射模組1-108之主要組件可包含：雷射腔(其包含在可用作雷射腔之第一端鏡之輸出耦合器1-111與可用作雷射腔之第二端鏡之可飽和吸收鏡(SAM) 1-119之間的光學元件)；經成型基底底盤2-105，其上安裝有鎖模雷射1-110之組件中之某些或所有組件；至少一個腔內光學元件2-128，其可使鎖模雷射之操作穩定化；倍頻元件2-170、2-164、2-160，其可參與將來自雷射之輸出轉換為較短波長；及電組件2-190、2-154、2-182、2-116，其監視雷射之操作參數且產生與雷射所產生之光學脈衝同步之電子時脈信號。泵模組2-140可安裝至基底底盤2-105且用於激發鎖模雷射之增益介質1-105。 基底底盤及雷射腔 根據某些實施例，緊密的鎖模雷射模組1-108之基底底盤2-105之長度 L可量測為介於大約20 cm與大約30 cm之間，其高度 H可量測為介於10 cm與大約20 cm之間，且具有介於大約10 mm與大約30 mm之間的厚度。在某些情形中，尺寸中之一或多者可大出高達20%。根據某些實施例，由緊密的鎖模雷射模組1-108佔據之體積可係大約30 cm × 18 cm × 3 cm或大致0.07 ft 3。根據某些實施方案，鎖模雷射模組1-108之總體形狀或形式因子係板條，該板條具有比高度 H長之長度 L及比長度或高度小得多之厚度、佔據小於0.1立方英尺之體積且重量小於2千克或具有大致2千克之重量。在某些情形中，模組1-108之重量介於1千克與2千克之間。 在某些實施例中，基底底盤2-105可由鋁、鈦、鋁合金或鈦合金形成。在其他實施例中，可使用其他材料。在某些實施方案中，基底底盤2-105可包含經機械加工或以其他方式成型( 例如，藉由鑄造或組裝)至基底底盤中之複數個腔2-102。在某些實施例中，12.5 mm直徑光學組件(或更小)可用於構造鎖模雷射1-110且部分地或完全地凹陷至基底底盤2-105之腔2-102中，使得蓋(未展示)可放置在腔2-102上方以保護腔內之組件免受外部環境因素及污染物影響。在某些實施例中，蓋可放置在腔2-102上方以密封性地密封該等腔中之一或多者。 在腔2-102之間，可存在形成於基底底盤2-105中之肋2-107。在該等肋中之某些肋中，可存在允許腔內雷射光束穿過該等肋到達毗鄰腔之孔或開口(不可見)。根據某些實施例，可存在相對於基底底盤2-105之邊緣以一角度伸展之一或多個對角肋2-107。舉例而言，對角肋2-107可跨越基底底盤2-105在角對角方向上伸展。發明人已發現，與不具有對角肋相比較，此對角肋2-107可使基底底盤2-105之抗扭勁度增加三倍。經增加抗扭勁度可幫助阻止雷射操作之不穩定性且改良模組對作用於基底底盤2-105之擾動力之抵抗。在某些情形中，肋之至少若干部分可自腔之底部延伸至基底底盤2-105之頂部表面，使得雷射模組1-108之一或多個蓋(未展示)可附接至該等肋。就此而言，可使用任何適合蓋，包含但不限於堅硬金屬蓋( 例如，具有大於大致1 mm之厚度之金屬)、堅硬聚合物蓋( 例如，具有大於大致2 mm之厚度之聚合物)或可密封至基底底盤2-105或藉助支撐件( 例如，金屬框架)抵靠基底底盤2-105經固持之撓性材料(金屬或聚合物)。在某些情形中，覆蓋材料包括藉助金屬框架(大致1.5 mm厚)抵靠基底底盤經固持之Tyvek® (大致0.25 mm厚)。 在某些實施方案中，一或多個安裝特徵2-103可位於一或多個肋2-107處。安裝特徵2-103可用於將緊密的雷射模組1-108安裝至儀器或其他平台。在某些情形中，該等安裝特徵提供運動安裝，使得每一雷射模組1-108或相同雷射模組可重複地安裝在幾乎相同位置中且對準( 例如，在 ± 100微米內)。安裝特徵2-103可包括漸縮或空隙之孔。該等孔可係埋頭的或柱坑的。對於運動安裝，可存在三個安裝特徵2-103，該三個安裝特徵之底部表面(圖2-1中未展示)包括第一安裝特徵之圓錐形接觸表面或環形觸點、第二安裝特徵之楔形接觸表面或兩點接觸表面及第三安裝特徵之平坦表面或單點觸點。另一選擇係，安裝特徵2-103處之兩個埋頭孔可用於將基底底盤2-105對準至接納支撐結構。 雷射模組1-108之鎖模雷射1-110可包括在雷射之腔之輸出端處之輸出耦合器1-111、增益介質1-105及在雷射腔之相對端處之可飽和吸收鏡(SAM) 1-119。雷射腔內可存在多個鏡2-115、2-117、2-120、2-121、2-122、2-123、2-124、2-125以摺疊雷射之光學軸線1-125且延長雷射腔之長度以達成所要脈衝重複速率或脈衝分開間隔 T。雷射腔內亦可存在光束整形光學器件( 例如透鏡及/或曲面鏡)以變更腔內雷射光束之大小及/或形狀。 現在將闡述以1064 nm之雷射波長操作之鎖模雷射之實例性光學組件。將瞭解，本發明之實施例不僅限於所闡述光學組件。在某些實施方案中可使用更少或更多光學組件( 例如，添加或移除若干鏡以改變脈衝重複速率)，且組件上之光學塗層針對以不同波長發出雷射之雷射可係不同的。 增益介質1-105可包括安裝在導熱座架( 例如，鋁或銅塊或其他導熱材料)中之釹摻雜材料，該導熱座架將熱耗散至基底底盤2-105中。發明人已認識到，當鎖模雷射以高平均功率( 例如，高於300 mW)操作時，發生增益介質1-105中之熱透鏡化效應。在某些情形中，此熱透鏡化可使雷射之操作不穩定。為改良自增益介質至導熱座架之熱傳遞，增益介質1-105可經包裹在改良至導熱座架之熱傳遞之銦箔或任何其他適合材料中。在某些情形中，銀環氧樹脂或任何其他適合導熱黏合劑可用於將增益晶體固定至熱座架。在某些情形中，增益介質1-105及導熱座架可安裝在熱電冷卻器(TEC)上，該熱電冷卻器可將熱散至基底底盤2-105中。該TEC或諸如液體冷卻之其他主動冷卻技術可提供對增益介質1-105之主動溫度控制且減少熱透鏡化效應。 出人意料地，發明人發現，雷射腔組態(針對其之分析模型化展示不穩定共振器)可在實驗室中穩定地發出雷射。為闡釋雷射，必須改變模型以在增益介質中包含大於大約1屈光度之熱透鏡化量。根據某些實施例，可獲得其中可容忍大量熱透鏡化之雷射腔組態。因此，可自鎖模雷射模組1-108移除增益介質之主動冷卻。在實施例中，增益介質1-105可安置在接觸基底底盤之導熱座架中以便被動地將熱自增益介質1-105傳導至基底底盤2-105。 增益介質1-105之主動冷卻之取消可降低雷射之成本及複雜度。發明人已觀察到，針對本發明實施例之鎖模雷射1-110不需要使用對增益介質之主動溫度控制，即使在使用高達10瓦之光學泵激功率來泵激增益介質時。出人意料地，鎖模雷射1-110在此泵功率範圍內保持穩定地鎖模，即使相關聯熱透鏡化效應(正透鏡化)可在該泵功率範圍內將增益介質之熱引發焦距自0屈光度改變至大致15屈光度。對於超過15屈光度之熱透鏡化，雷射腔可成為可不支援鎖模操作亦不支援連續波操作之不穩定共振器。增益介質中之在此大熱透鏡化範圍內之鎖模穩定性部分地歸因於鎖模雷射1-110之光學組件之選擇及配置。根據一項實施例，鎖模操作之穩定性及經改良效能關鍵取決於使一定量之熱透鏡化發生在增益介質中。在實施例中，可針對介於正透鏡化效應之1屈光度與15屈光度之間的熱透鏡化量獲得鎖模雷射1-110之穩定鎖模操作。即使熱透鏡化可在此範圍內變化，亦不需要對雷射腔進行機械調整來維持穩定鎖模。可在增益介質1-105中之熱透鏡化量介於正熱透鏡化之8屈光度與12屈光度之間時獲得鎖模雷射之經改良效能。對於連續波操作，可存在介於0屈光度與至少15屈光度之間的正熱透鏡化。可藉由使連續波雷射探測光束( 例如，來自氦氖雷射或雷射二極體)穿過增益介質1-105 ( 例如，以一角度)且量測在距增益介質某一距離處之探測光束在「泵束接通」狀態與「泵束關斷」狀態之間的相對位移而量測熱透鏡化量(大於大致4屈光度)。泵束接通狀態係當雷射二極體泵束接通且激發雷射1-110之鎖模雷射之增益介質1-105時。低於4屈光度之值可難以準確地量測到，此乃因相對位移變小。 在增益介質1-105中對光學泵束之吸收可導致增益介質中之熱透鏡化。在實施例中，可藉由改變施加至增益介質1-105之光學泵束中之功率量( 例如，改變來自泵模組2-140之功率量)而改變增益介質中之熱透鏡化量。另外或另一選擇係，可藉由調諧用於激發增益介質1-105之光學泵束之光學波長而改變增益介質中之熱透鏡化量。可(舉例而言)藉由調諧泵模組2-140中之雷射二極體之溫度而執行對光學泵束之波長之調諧。調諧泵束之波長可改變增益介質1-105中之光學泵束之吸收量。 在某些實施方案中，增益介質1-105可包括釩酸釹( 例如，Nd 3+:YVO 4)，該釩酸釹可提供以1064 nm發出雷射。在其他實施例中，可使用諸如但不限於Nd:YAG、Nd:YLF及Cr:鎂橄欖石之其他固態晶體。在某些實施方案中，另一選擇係或另外，可使用釩酸釹增益介質1-105來提供以1342 nm發出雷射，條件係腔中之光學組件經設計且經塗佈以用於以此波長發出雷射。在某些情形中，該增益介質可具有介於3 mm與11 mm之間的長度。在某些實施例中，增益介質之長度可介於5 mm與9 mm之間。在某些情形中，釹摻雜劑位準(原子%)可介於0.10%與1%之間。在某些實施方案中，摻雜劑位準可介於0.10%與0.50%之間。在某些實施方案中，摻雜劑位準可介於0.24%與0.30%之間。根據某些實施例，晶體長度可係大致7 mm且摻雜劑位準可係大致0.27%。發明人已發現，針對大致7 mm之長度明顯地高於0.3%之摻雜位準(原子%)可使雷射以較高操作功率進行操作不穩定( 例如，在較高階空間模式中引發雷射，或使鎖模不穩定或終止鎖模)，此可不合意地需要重新調整腔內組件。舉例而言，在具有1%摻雜之情況下，鎖模高於特定泵功率位準而終止且腔內光學元件必須重新經調整以重新獲得鎖模。增益介質1-105之(一或若干)橫向尺寸可係任何適合值( 例如，介於1 mm與4 mm之間)。該增益介質可呈圓柱形棒、矩形桿或任何其他形狀之形式。 根據某些實施例，增益介質1-105之端小面可針對雷射波長λ l(其針對釩酸釹可係大約1064 nm)且針對泵波長λ p(其針對釩酸釹可係大約808 nm)經抗反射塗佈。在某些實施例中，增益介質之一個端小面可塗佈有輸出耦合器塗層，使得端小面用作雷射腔之端鏡且不需要使用單獨輸出耦合器1-111。 增益介質1-105可以一定向安裝在不可調整座架中(不提供精細角度或位置調整之座架)，其中增益介質之端小面具有相對於雷射腔之光學軸線1-125以介於大約1度與大約3度之間的角度而定向之法向向量。舉例而言，增益介質之導熱座架可包含其中放置有增益介質1-105之凹部。該凹部可將增益介質對準至導熱座架。導熱座架可然後對齊至基底底盤2-105上之特徵( 例如，經機械加工表面、銷、螺絲孔中之任一者或組合)從而將增益介質以一角度對準至雷射腔之光學軸線1-125。根據某些實施方案，增益介質1-105可經切割且定向在其座架中，使得其與意欲用於雷射之有利偏振對準。舉例而言，在圖2-1中，增益介質1-105可經定向而以平行於Y軸之線性偏振發出雷射。 根據某些實施例，在圖3-1A中繪示用於增益介質之導熱座架3-100之實例。針對具有正方形剖面之增益介質設計所繪示座架3-100，但可針對諸如矩形、圓形、橢圓形或多邊形之其他剖面設計座架3-100。根據某些實施例，用於增益介質之導熱座架3-100可包括經組態而以夾緊配置結合在一起之第一部分3-120及第二部分3-122。舉例而言，第一部分3-120及第二部分3-122可含有用於螺絲(未展示)之通孔3-140，該等螺絲允許該兩個部分扣接至基底底盤2-105且與基底底盤2-105熱接觸地經放置。放置在通孔3-140中之螺絲可將座架3-100對準至基底底盤2-105且夾緊增益介質1-105。第一部分3-120及第二部分3-122可由諸如銅或鋁之高導熱材料形成，儘管在其他實施例中可使用其他材料。該第一部分及該第二部分可具有經配置而與增益介質1-105熱接觸地經放置之內部面3-115。根據某些實施例，可存在位於座架之若干區域處之溝渠或開口3-130，增益介質1-105之隅角可位於該等區域中( 例如，當增益介質1-105安裝在安裝結構3-100中時)。該等溝渠或開口可在增益介質1-105之隅角位置之任一側上延伸介於大約0.5 mm與大約3 mm之間。發明人已發現，在用於增益介質1-105之座架3-100中之隅角處之開口可緩解熱及機械應力，該熱及機械應力可以其他方式使增益介質1-105破裂及/或不利地影響雷射之光學模式分佈型。 在圖3-1B中繪示用於增益介質1-105之導熱座架3-101之另一實例。座架3-101可包含第一部分3-121及第二部分3-123。第一部分3-121可包含經機械加工至第一部分中之凹部3-131，凹部3-131與增益介質1-105 (未展示)相比較係稍微過大的。在某些實施方案中，增益介質( 例如，釩酸鋁晶體)可藉助導熱黏合劑或凝膠黏合至凹部3-131中、黏合至凹部之內部表面3-116。過大凹部3-131可容納黏合劑或凝膠薄層( 例如，小於400微米厚)，該黏合劑或凝膠薄層可避免來自座架3-101之將作用於增益介質1-105之機械應力。該增益介質亦可在固定於雷射腔中時黏合至第二部分3-123之表面。在某些實施例中，第二部分3-123可形成於基底底盤2-105 ( 例如，經機械加工至基底底盤2-105中之平台或其他支撐結構)中。第一部分3-121可藉助螺絲(舉例而言)連接至第二部分3-123。 根據某些實施例，緊密鎖模雷射之輸出耦合器1-111可係具有10-5 (劃痕及麻點)之表面品質及至多λ/10之波前誤差之高品質雷射光學器件。輸出耦合器1-111之一個表面可塗佈有多層介電質以提供針對雷射波長λ l具有介於大約75%與大約95%之間的值之反射率且允許(以最小反射比)用於激發增益介質1-105之泵波長λ p之傳輸。在某些實施例中，雷射波長可係大約1064 nm且泵波長可係大約808 nm，儘管在其他實施例中可使用其他波長。在某些實施方案中，輸出耦合器在雷射波長下之反射率介於82%與88%之間。發明人已發現，在此反射率範圍內之輸出耦合器藉助雷射之穩定操作提供所要輸出功率量且在雷射之操作範圍內在可飽和吸收鏡1-119上提供適當量之通量。 輸出耦合器1-111 (朝向雷射輸出)之第二表面可塗佈有針對泵波長及雷射波長兩者之抗反射塗層，且可以相對於輸出耦合器之反射表面之角度( 例如，介於大約1度與大約4度之間)定向。發明人已發現，來自輸出耦合器1-111之輸出(傳輸)表面之雷射波長之小量反射可明顯地且不利地加寬來自鎖模雷射之脈衝。根據某些實施例，輸出耦合器上之塗層係二向分光的，以便在具有不可忽視之反射之情況下傳輸泵波長λ p。 根據某些實施例，輸出耦合器1-111可安裝在雙軸可調整座架中，該雙軸可調整座架圍繞兩個正交軸( 例如，圍繞圖2-1中之 Y軸及 X軸)提供相對於光學軸線1-125之角度調整。在某些實施例中，輸出耦合器1-111可安裝在可整合至基底底盤2-105中之不可調整座架中。不可調整座架降低緊密雷射之成本及複雜度。在又其他實施例中，輸出耦合器1-111可形成為在增益介質1-105之端面上之多層光學塗層而非包括透明基板及一或多個光學塗層之單獨光學組件。 在圖3-2A及圖3-2B中繪示用於輸出耦合器或其他光學組件之整合式不可調整座架之一個實例。該整合式座架可使光學組件自對準至雷射之光學軸線1-125。如圖3-2A中所展示之整合式光學座架3-210可包括經機械加工或以其他方式成型至鎖模雷射1-110之基底底盤2-105中之軸向溝渠3-220。軸向溝渠3-220可在平行於鎖模雷射腔之光學軸線之方向上延伸。整合式光學座架3-210可進一步包括大致橫向於軸向溝渠3-220形成之共面表面3-230。該等共面表面可藉由在大致正交於軸向溝渠3-220之方向上機械加工或銑削短溝渠而形成。在某些情形中，共面表面3-230可以小角度定向，使得自所安裝光學器件之背向反射將自雷射腔之光學軸線位移。在軸向溝渠3-220之基底處，可存在斜坡表面3-240 (圖3-2A中僅可見一個)。斜坡表面3-240可經機械加工、銑削或以其它方式形成在軸向溝渠之基底附近且位於軸向溝渠3-220之相對側上。斜坡表面3-240可在朝向共面表面3-230之方向上傾斜，且提供對安裝於其上之光學器件之支撐。 舉例而言，鎖模雷射之光學組件(光學器件) 3-250可由整合式光學座架3-210支撐，如圖3-2B中所繪示。舉例而言，光學器件3-250可包括腔鏡、雷射腔內之透鏡或增益介質1-105。在某些情形中，光學器件3-250可自身安裝在整合式光學座架3-210中，如圖式中所繪示。在其他實施例中，光學器件可安裝在支撐夾具( 例如，環狀板、可調整座架)內，該支撐夾具可放置在整合式光學座架3-210中。 根據某些實施例，光學組件3-250或支撐夾具可包含對齊至整合式光學座架3-210之共面表面3-230且抵靠共面表面3-230擱置之平坦表面。該光學器件或夾具可藉由柔性保持裝置( 例如，安裝在可扣接至基底底盤之桿上之O形環3-260、柔性塑膠桿或臂等)保持在整合式座架中。該柔性保持裝置可接觸光學器件3-250或支撐夾具之頂部邊緣，且可在朝向傾斜表面3-240及共面表面3-230之方向上對該光學器件或夾具施加力。光學器件3-250或支撐夾具之下部邊緣可接觸傾斜表面3-240上之點。傾斜表面3-240亦可提供對抗具有部分地指向共面表面3-230之組件之光學器件或夾具的力。傾斜表面3-240處之接觸點及指向共面表面3-230之力可使光學器件或夾具自對準至雷射腔內之所要定向及位置。在某些實施方案中，光學器件或支撐夾具可以經對準定向接合在整合式光學座架中( 例如，藉助黏合劑)。 根據某些實施例，一或多個整合式光學座架3-210可形成於鎖模雷射1-110之基底底盤中。在某些情形中，軸向溝渠3-220可延伸穿過數個整合式光學座架，如圖3-2A中所繪示。鎖模雷射之光學軸線之降低在整合式光學座架之有利特徵當中。此可減少可以其他方式耦合至自基底底盤之表面延伸之光學座架中且由該等光學座架放大的機械振動效應，且可減少可以其他方式由自基底底盤之表面延伸之光學座架之運動放大的熱膨脹效應( 例如，基底底盤2-105之稍微翹曲)。 再次參考圖2-1，發明人已發現，改變輸出耦合器1-111與增益介質1-105之間的距離可改變鎖模脈衝時間分佈型(亦稱為脈衝持續時間)之FWHM值。可在輸出耦合器1-111與增益介質1-105之間的距離在0 mm與10 mm之間變化之情況下達成雷射之鎖模，且可在此距離範圍內藉由選擇不同距離以獲得不同脈衝持續時間而使脈衝持續時間在大致9皮秒與大致38皮秒之間變化。根據某些實施例，輸出耦合器1-111與增益介質1-105之間的距離設定在4 mm與8 mm之間。 發明人亦已發現，當雷射之在輸出耦合器1-111處之腔內光束腰寬介於100微米與180微米之間時達成在平均雷射功率範圍內之穩定且高效操作。輸出耦合器1-111處之光束腰寬之值部分地由腔內光學器件(諸如曲面鏡2-117)、由輸出耦合器至曲面鏡之距離且由增益介質1-105中之泵束腰寬來判定。根據某些實施例，增益介質中之雷射波長之光束腰寬可顯著地小於增益介質1-105中之泵束腰寬。舉例而言，增益介質中之雷射波長之光束腰寬在增益介質中可介於100微米與150微米之間，且泵束之最小腰寬可介於180微米與250微米之間，其中泵束圍繞其光學軸線可不完全對稱。在輸出耦合器1-111處且在增益介質1-105中之光束腰寬之值亦可受第二曲面鏡2-127之焦距及其至可飽和吸收鏡1-119之距離影響。針對鎖模雷射1-110之雷射光束具有比雷射二極體泵束小之光束腰寬可改良鎖模雷射操作之穩定性( 例如，使雷射不太受歸因於雷射光束及雷射二極體泵束在增益介質1-105中之相對運動的功率及鎖模波動影響)。術語「光束腰寬」(w)用於係指雷射光束強度在光束之相對側上自峰值降至1/e 2值之空間幅度。圓形光束可由單個光束腰寬表徵。橢圓形光束可由兩個光束腰寬表徵：一個光束腰寬係針對光束之短軸且一個光束腰寬係針對光束之長軸。 在雷射腔之相對端處，安裝有可飽和吸收鏡(SAM) 1-119。參考圖3-3，SAM可包括展現非線性光學吸收之多層半導體結構3-312 ( 例如，多量子井)及形成於基板3-305上之高反射器3-330。該非線性光學吸收可引發雷射中之被動鎖模。舉例而言，SAM可在低光學強度下展現較高吸收及損耗，且可在高光學強度下消除或展現小吸收及較少損耗。半導體結構3-312可與SAM中之高反射器3-330間隔開，使得半導體結構大致位於由光學場形成之入射於高反射器3-330上且自高反射器3-330反射之光學駐波之峰值強度處。SAM之實例係可自德國耶拿之BATOP Optoelectronics GmbH購得之零件編號SAM-1064-5-10ps-x。由於SAM之非線性光學吸收，因此雷射較佳地在脈衝操作模式中操作(被動地鎖模)，此乃因光學脈衝之高強度在腔中經歷比雷射之較低強度連續波操作少之損耗。 在某些實施方案中，SAM 1-119可安裝在旋轉及/或橫向定位座架上，使得SAM之表面可在橫向於光學軸線1-125 (圖式中之 Z軸)之方向上移動。倘若SAM受損壞，則可使SAM移動及/或旋轉使得將腔內光束聚焦至SAM之未受損壞區域上。在某些情形中，SAM 1-119可安裝在提供角度調整( 例如)以輔助雷射腔之對準之座架上。 在其他實施例中，SAM可安裝在不可調整座架2-119上。該不可調整座架可包含將熱自SAM耗散至基底底盤2-105之熱導體(諸如鋁或銅) (圖式中未展示)。在某些實施例中，SAM座架2-119可包括鋁板或銅板或任何適合導熱材料板，該SAM藉助導熱黏合劑黏合至該鋁板或銅板或任何適合導熱材料板。在某些實施方案中，SAM可黏合至在印刷電路板之件上之銅箔，該銅箔用作SAM座架2-119。該SAM座架可藉助一或多個螺絲附接至基底底盤中之經機械加工表面或夾具(其附接至基底底盤)之表面，該等螺絲允許該SAM座架粗略地對準至雷射之光學軸線1-125。舉例而言，該SAM座架可在固定至基底底盤時用手在 X及 Y方向上經粗糙地定位，而不以其他方式提供SAM之表面相對於鎖模雷射之入射於SAM上之腔內光束之光學軸線的精細角度調整( 例如，以兩個自由度)。雷射腔中之其他光學組件可用於調整光學軸線在SAM上之入射角及位置。藉由將SAM 1-119安裝在固定座架上，可取消與多軸/多角度調整座架相關聯之成本及複雜度。 根據某些實施例，SAM可由砷化鎵半導體組合物形成。SAM可自較大基板或晶圓切割而成，且可係正方形形狀，其中跨越SAM之面之最大尺寸介於1 mm與3 mm之間。SAM之吸收之鬆弛時間可介於10 ps與30 ps之間。SAM之非飽和吸收可介於2%與6%之間。SAM之調變深度可介於SAM之非飽和吸收之60%與74%之間。在某些實施方案中，鬆弛時間係大致25 ps且非飽和吸收係大致4%。此SAM 1-119可支援具有介於12 ps與20 ps之間的脈衝持續時間之鎖模雷射。在某些實施例中，SAM之飽和通量可係大約70微焦耳/cm 2(μJ/cm 2)。 發明人已認識到且瞭解到，SAM上之來自腔內雷射光束之光學通量針對砷化鎵SAM之持久操作應保持低於2.5微焦耳/cm 2(mJ/cm 2)。在等於5 mJ/cm 2或更高之值下，SAM可損壞。在某些實施方案中，SAM上之通量可保持低於SAM之飽和通量之大約10倍。SAM上之通量可藉由控制SAM處之光束腰寬( 例如，用位於雷射腔中之曲面鏡2-127)且藉由用輸出耦合器1-111之反射率之選擇控制腔內功率來控制。根據某些實施例，當輸出耦合器反射率介於82%與88%之間時SAM處之光束腰寬介於80微米與120微米之間。 在輸出耦合器1-111與SAM 1-119之間可存在將雷射腔之光學軸線摺疊多次之複數個鏡。此等鏡( 例如，參考圖2-1之鏡2-115、2-120、2-121、2-122、2-123、2-124、2-125)中之某些鏡可具有平坦表面且安裝在不可調整座架中。根據某些實施例，鏡2-117、2-127兩者可具有彎曲表面且包括聚焦反射器。在某些情形中，另一類型之聚焦光學器件( 例如，透鏡或複合透鏡)可替代聚焦反射器而用於鏡2-117、2-127 ( 例如，若腔內光束不在鏡2-117或鏡2-127之位置處經摺疊)。對於用於摺疊雷射之光學軸線之平坦鏡及曲面鏡，鏡之反射率在將針對其使用鏡之入射角處對於雷射波長可係非常高的。舉例而言，此鏡之反射率在某些情形中可大於99%，且在某些情形中又大於99.5%。摺疊鏡中之一或多者之表面品質可係至少10-5 (劃痕及麻點)且波前誤差可係至多λ/10。在某些情形中，摺疊鏡中之一或多者之表面品質可係至少40-20 (劃痕及麻點)且波前誤差可係至多λ/10。劃痕-麻點表面品質之較高值可顯著降低摺疊鏡之成本。 在某些實施方案中，鏡中之至少一者( 例如，鏡2-124)可針對自增益介質1-105至SAM 1-119之單次渡越而使腔內光束摺疊多次。針對圖2-1中所展示之實例性組態，自增益介質1-105行進至SAM 1-119之光學脈衝1-120之反彈序列係自鏡2-115、2-117、2-120、2-121、2-122、2-123、2-124、2-125、2-124、2-127、2-124且然後至SAM 1-119之反射序列。在此序列中，腔內鏡2-124中之一者用於多次反射且在光束自雷射腔之一端行進至另一端時在此鏡上針對至少兩次反射顛倒入射角之正負號。舉例而言且參考圖2-1，當光束自輸出耦合器1-111行進至SAM 1-119時鏡2-124上之第一入射角在+ Z方向上且第二入射角在– Z方向上。在自SAM 1-119反射之後，脈衝然後將在反向反彈序列中返回至增益介質。藉由在緊密雷射模組內具有光學軸線之多次摺疊，腔長度可延長以獲得低於200 MHz且低至50 MHz之脈衝重複速率。該脈衝重複速率將取決於雷射腔之長度，該長度部分地由在腔中之鏡之間的反彈次數及該等鏡之間的距離判定。根據某些實施例，該脈衝重複速率可藉由重新定位鏡且在腔內在第一曲面鏡2-117與第二曲面鏡2-127之間添加或移除鏡以增加或減小輸出耦合器1-111與可飽和吸收鏡1-119之間的光學路徑長度而改變。由於腔內光束在第一曲面鏡2-117與第二曲面鏡2-127之間大致經準直，因此可比光束未在此區域中經準直之情況更容易地進行對脈衝重複速率之改變。在某些實施方案中，額外整合式光學座架可形成於基底底盤中以用於重新定位鏡以獲得不同脈衝重複速率。 如上所述，發明人已認識到且瞭解到，低於200 MHz且低至50 MHz之脈衝重複速率對於在生物光電子晶片上對樣本之大量並行分析係合意的。然而，使用多個鏡(其中多次使用某些鏡)需要鏡相對於彼此之非常高程度之穩定性以在數小時之週期內維持穩定鎖模雷射。鏡抵靠基底底盤2-105 (包含加強肋)中之支撐表面之整合式安裝可達成鏡之必要穩定性及穩定鎖模操作。 在圖3-4中展示摺疊鏡之不可調整座架3-400之實例。根據某些實施例，該座架可經機械加工或以其他方式成型至基底底盤2-105中。該座架可包括毗鄰於間隔開之兩個斜坡表面3-424定位之支撐且對準壁3-410。根據某些實施例，該等斜坡表面可形成於兩個突出部3-420上。在某些實施方案中，可存在單個斜坡表面。該或該等斜坡表面可朝向對準壁3-410傾斜，如圖式中所圖解說明。可存在毗鄰於壁之一或多個螺紋孔3-430。光學組件( 例如，平面鏡或曲面鏡)可在背側抵靠對準壁3-410擱置之情況下放置在該或該等斜坡表面3-424上。具有柔韌或撓性組件之夾緊組件(未展示)可經由螺紋孔3-430或若干孔經固定以抵靠對準壁保持光學組件。 對準壁3-410可以選定定向在基底底盤2-105中經機械加工，使得抵靠對準壁3-410固持之光學組件將相對於穿過雷射腔之雷射光束之所計劃光學軸線以所要角度大致對準。發明人已認識到且瞭解到，可藉由針對位於平行於基底底盤之平面內之角度( 例如，在圖2-1中，針對界定雷射光束在 XZ平面中之入射角及反射角之角度)進行機械加工而以高程度之角度準確性形成對準壁3-410。然而，形成對準壁3-410之機械加工準確性針對將使雷射光束偏轉離開平行於基底底盤之平面之角度明顯較小。因此，在增益介質1-105與SAM 1-119之間的鏡座架中之一者可包含角度調整(一個自由度)以適應製造誤差，該等製造誤差將導致雷射光束偏轉離開平行於基底底盤之表面。根據某些實施例，具有單個自由度之鏡座架位於增益介質與SAM之間的距離之四分之一與三分之一之間。 在某些實施方案中，一個摺疊鏡2-115可經組態以控制輻射在腔內之偏振且允許監測泵束輻射(在圖2-1中經指示為粗虛線)。舉例而言，摺疊鏡2-115可經塗佈而以大於99%或在某些情形中甚至大於99.5%之高反射率反射 s偏振(在基底底盤之平面外之偏振，在 Y方向上)，且針對正交 p偏振具有較低反射率，使得阻止在 p偏振中發出雷射。在某些情形中，摺疊鏡2-115可係傳輸大於20%之 p偏振且以高反射率反射 s偏振之偏振光束分離器。摺疊鏡2-115可另外將大部分或幾乎所有泵束輻射傳輸至位於該鏡後面之光偵測器2-116。在某些實施例中，該摺疊鏡鏡可包含二向分光塗層以允許泵束輻射之傳輸。在其他實施例中，可不使用二向分光塗層，且用於雷射波長之塗層可允許泵束輻射穿過摺疊鏡2-115之充足傳輸以用於偵測。來自光偵測器2-116之輸出可經提供至PCB 2-190以用於信號處理及/或傳輸至外部信號處理器。 在某些實施例中，兩個曲面鏡2-117、2-127可經設計且位於雷射腔內以在增益介質1-105及SAM 1-119內獲得所要光束腰寬大小。第一曲面鏡2-117可位於雷射腔之在增益介質1-105附近之第一部分中。第二曲面鏡2-127可位於雷射腔之在SAM 1-119附近之第二部分中。至少在該等曲面鏡之間，可存在摺疊雷射之光學軸線且在腔長度延長區域中延長雷射腔長度之複數個摺疊鏡。在曲面鏡2-127與SAM 1-119之間可另外存在使腔內雷射光束摺疊多次以在腔長度延長區域中延長腔之長度之鏡2-124。舉例而言，曲面鏡2-127及鏡2-124可在自此兩個反射器之緊連反彈時使腔內光束摺疊三次，如圖2-1中所指示。 根據某些實施例，第一曲面鏡2-117可係球形反射器且具有介於240 mm與260 mm之間的焦距 f 1 。對此反射器之焦距之容差可係焦距之± 1%。發明人已發現，具有大致250 mm之焦距之第一曲面鏡2-117可放置在距輸出耦合器1-111為230 mm與310 mm之間且可獲得具有不同特性之穩定鎖模操作。根據某些實施例，第一曲面鏡可被定位成與輸出耦合器之距離介於280 mm與300 mm之間以在緊密雷射模組之大操作功率範圍內獲得穩定鎖模操作。在此組態中，增益介質1-105可被定位成與輸出耦合器之距離介於4 mm與8 mm之間。第一曲面鏡2-117之焦距及其相對於增益介質1-105及輸出耦合器1-111之位置以及第二曲面鏡2-127之焦距及其相對於SAM 1-119之位置可判定腔內光束在增益介質中之光束腰寬。 在其他實施例中，第一曲面鏡2-117之焦距可具有其他值。舉例而言，可針對以較低功率操作之較緊密鎖模雷射使用較短焦距 f 1 ＜ 230 mm。在實施例中，輸出耦合器1-111可放置在距第一曲面鏡2-117為距離 d 1 處，距離 d 1 在焦距 f 1 之30%內之值範圍中( 例如，0.7 f 1 ＜ d 1 ＜ 1.3 f 1 )。在某些情形中，0.9 f 1 ＜ d 1 ＜ 1.3 f 1 。 在某些實施方案中，第一曲面鏡2-117可安裝在可調整座架中，該可調整座架僅提供兩個自由度以用於調整鏡相對於雷射之光學軸線之定向角度(平面內及平面外角度)。可調整座架可允許操作者在雷射發出雷射時精細地調整光學組件之位置( X 、 Y 、 Z中之一或多者)及/或定向(相對於入射腔內光束之光學軸線之縱傾及/或側傾)，使得可針對穩定性、光束品質、輸出功率及/或脈衝特性調諧雷射之操作。舉例而言，可藉由測微器及/或對鏡座架之經精細旋擰之螺絲調整來達成精細調諧。 針對第一曲面鏡2-117僅提供兩個自由度且針對摺疊鏡( 例如，鏡2-123)僅提供一個自由度作為用於在雷射發出雷射時即時對準雷射腔之僅有調整可降低緊密的鎖模雷射模組之成本及複雜度。在其他情形中，舉例而言，用於第一曲面鏡2-117之鏡座架可包含額外自由度以用於調整鏡之位置。根據某些實施例，可在調整曲面鏡2-117之後對泵模組2-140進行調整以對準或重新對準泵束且增加來自鎖模雷射之輸出功率。 第二曲面鏡2-127可係球形反射器且具有介於240 mm與260 mm之間的焦距 f 2 。對此反射器之焦距之容差可係焦距之±1%。發明人已發現，具有大致250 mm之焦距之第二曲面鏡2-127可放置在距SAM 1-119為260 mm與290 mm之間且可獲得具有不同特性之穩定鎖模操作。根據某些實施例，該第二曲面鏡可被定位成與SAM 1-119之距離介於270 mm與285 mm之間以在緊密雷射模組之大操作功率範圍內獲得穩定鎖模操作。第二曲面鏡2-127之焦距及其相對於SAM 1-119之位置可判定腔內光束在SAM 1-119處之光束腰寬且亦影響增益晶體處之光束腰寬。 在其他實施例中，第二曲面鏡2-127之焦距可具有其他值。舉例而言，可針對以較低功率操作之更緊密鎖模雷射使用較短焦距 f 2 ＜ 240 mm。在實施例中，SAM 1-119可放置在距第二曲面鏡2-127為距離 d 2 處，距離 d 2 在焦距 f 2 之20%內之值範圍中( 例如，0.8 f 2 ＜ d 2 ＜ 1.2 f 2 )。在某些情形中， f 2 ＜ d 2 ＜ 1.2 f 2 。 舉例而言，第二曲面鏡2-127可安裝在如上文結合圖3-4所闡述之不可調整座架中以降低雷射模組之成本及複雜度。如上文所闡述，雷射腔中之所有反射組件(惟第一曲面鏡2-117及摺疊鏡2-123除外)可安裝在自對準不可調整座架中。進一步地，第一曲面鏡2-117可僅具有用於角度調整之兩個自由度且摺疊鏡2-123可僅具有用於角度調整之一個自由度。發明人已發現，根據某些實施例，可僅使用此三個調整來對準鎖模雷射腔以在長時間週期內達成穩定操作。舉例而言，第一曲面鏡2-117可用於操縱自增益介質1-105至SAM 1-119之光束，SAM 1-119以固定位置經安裝以接收光束。可藉由對摺疊鏡2-123進行單個度數之角度調整而適應任何平面外偏差(在圖2-1中之± Y方向上)。若SAM 1-119不以法向入射接收腔內光束而不能使光束沿著相同路徑往回反射，則可藉由使腔內光束在第二曲面鏡2-127上平移而調整SAM上之入射角。由於SAM 1-119幾乎在第二曲面鏡之焦點處，因此光束在此鏡上之平移變更SAM處之入射角。可藉由對第一曲面鏡2-117進行角度調整而使腔內光束跨越第二曲面鏡之表面平移。可對第一曲面鏡進行調整直至腔內光束自身自SAM 1-119往回反射為止。 發明人已發現，腔內雷射光束在SAM上之光點大小對第一曲面鏡2-117與雷射之輸出耦合器1-111之間的距離之改變可比對第二曲面鏡2-127與SAM 1-119之間的距離之改變敏感。此結果與第一曲面鏡2-117與第二曲面鏡2-127之間的經延長腔長度有關。此經延長腔長度可比雷射腔之長度之二分之一多，在該雷射腔之該長度內腔內雷射光束可大致經準直。曲面鏡2-117與輸出耦合器1-111之間的距離之改變可影響經延長腔中之準直，此可放大第二曲面鏡2-127處之光束大小之改變。與第二曲面鏡2-127與SAM 1-119之間的距離之改變相比較，該放大又更強烈地影響SAM 1-119中之光點大小。因此，第一曲面鏡2-117之位置可用於調整SAM 1-119上之通量。在某些實施例中，可藉由增加第二曲面鏡2-127之焦距而減小放大效應。 當雷射腔如上文所闡述而經對準及經組態使得增益介質1-105中之光束腰寬介於100微米與150微米之間且SAM 1-119處之光束腰寬介於80微米與120微米之間時，發明人已發現，雷射腔滿足關於光學共振器之「穩定性準則」(熟習雷射技術者已知之條件)且滿足關於兩個曲面鏡2-117、2-127之為± 1%之焦距誤差之「穩定性準則」，關於光學共振器之「穩定性準則」係能涵蓋增益介質1-105中之熱透鏡化效應自0屈光度至15屈光度之改變。在高光學功率下，增益介質1-105可獲得因泵輻射產生之明顯熱，且經加熱增益介質可形成具有取決於介質之溫度之聚焦功率(屈光度)之光學透鏡(亦稱為熱透鏡化)。對於經光學泵激高功率雷射，歸因於此熱透鏡化之改變可使雷射不穩定且熄滅雷射以達成泵功率自初始穩定操作點之50%之增加。發明人已觀察到，緊密的鎖模雷射模組1-108針對泵功率自2瓦至8瓦之變化、泵功率自初始穩定操作點之300%之增加維持穩定鎖模操作。雷射腔之穩定性範圍出人意料地大，且允許在大腔內及輸出功率範圍內操作緊密鎖模雷射。舉例而言，來自雷射之平均輸出功率在此泵功率範圍內可在350毫瓦與3.5瓦之間變化，而FWHM脈衝持續時間保持在12皮秒與18皮秒之間。此輸出可經倍頻以在532 nm之波長下產生相同持續時間之脈衝，舉例而言，其中平均功率位準介於100毫瓦與1.5瓦之間。 根據某些實施例，可存在安裝在雷射腔內以幫助使鎖模雷射之操作穩定及/或改良鎖模雷射之光束品質的光學組件。舉例而言，空間模式濾波器2-118可位於雷射腔中且經組態以阻止在較高階空間模式中發出雷射。模式濾波器2-118可包括任何適合形狀( 例如，圓形、橢圓形、月牙形、正方形、矩形、多邊形等)之孔隙。該孔隙可安裝在不可調整座架中，或可經安裝使得其可在橫向於腔內光束之光學軸線之方向上移動。孔隙之大小在某些情形中可係可調整的( 例如，光圈)。在各種實施例中，孔隙將雷射操作約束至雷射腔之最低階橫向空間模式，此可改良鎖模之穩定性。 在某些實施例中，光束操縱組件可包含在雷射模組1-108中以用於動態穩定化及對準。舉例而言，可藉由致動器2-162自動操作可以相對於腔內光束之角度旋轉之一或多個經抗反射塗佈之雷射窗或光學平板2-128以使腔內光束在SAM 1-119上之入射角平移及/或改變。可存在位於致動器與雷射窗之間的機械連桿2-164及達成對雷射窗2-128之自動化縱傾或側傾調整的用於雷射窗之縱傾或側傾座架。致動器2-162可包括步進馬達、壓電式轉換器、電容式轉換器或任何其他適合致動器。 腔內雷射窗之旋轉將使來自雷射窗之傳出光束在旋轉方向上側向移位。側向移位量可藉由將司乃爾定律應用於雷射窗之兩個介面而判定。若雷射窗位於第二曲面鏡2-127與SAM 1-119之間，則雷射窗之旋轉將主要使腔內光束在SAM上平移。此雷射窗之旋轉可用於藉由使腔內光束跨越SAM移動而延長SAM之壽命。掃描運動可減少SAM之疲勞，或若SAM已經損壞，則可使光束移動遠離經損壞光點。若雷射窗2-128位於第二曲面鏡2-127前面，如圖2-1中所繪示，則雷射窗之旋轉將主要改變腔內光束在SAM上之入射角。此雷射窗之旋轉可用於動態地對準或重新對準雷射腔以獲得及/或維持穩定鎖模操作。 指示雷射效能且可用於自動調整腔內光束操縱組件之信號可包含泵功率(用光偵測器2-116或安裝於泵模組中之泵光偵測器(未展示)偵測)、雷射功率及/或脈衝特性(用可對雷射波長敏感之雷射輸出光偵測器2-154偵測)及二次諧波功率(用經加倍輸出光偵測器2-182偵測)中之任一者或其任一組合。該或該等信號可提供至PCB 2-190上之電路以用於處理及產生反饋控制信號從而操作一或多個致動器2-162。在某些實施例中，雷射輸出光偵測器2-154及經加倍輸出光偵測器2-182中之一者或兩者可安裝在PCB 2-190上且所接收輻射穿過位於鎖模雷射模組1-108之側中之孔及/或窗(未展示)。在某些實施方案中，腔內光束操縱組件之旋轉可基於一或多個回饋信號而經自動化以精細調諧腔對準及/或改變腔內光束在SAM 1-119上之位置。 根據某些實施例，另外或另一選擇係，可藉由在增益介質1-105中引發不對稱熱梯度而獲得腔對準。不對稱熱梯度可影響熱透鏡化且以使得在腔內雷射光束穿過增益介質1-105時導致腔內雷射光束之小角度偏轉之方式變更增益介質1-105內之折射率。在某些實施方案中，一或多個溫度控制裝置( 例如，電阻式加熱元件、TEC冷卻器或其組合)可耦合至增益介質之一或多個側。根據某些實施例，增益介質1-105可具有熱耦合至增益介質之兩個至四個面(四個縱向邊緣)之兩個至四個可獨立操作之溫度控制裝置(圖2-1中未展示)。熱耦合可包括位於溫度控制裝置與增益介質1-105之面之間的熱環氧樹脂或銦箔。溫度控制裝置亦可包含在溫度控制裝置之相對側上熱耦合至散熱器(諸如雷射塊)。在某些情形中，溫度控制裝置中之一或多者之操作可提供橫向於光學軸線2-111之光束偏轉。藉由在溫度控制裝置處選擇性地變更溫度，可操縱且重新對準腔內雷射光束。在某些情形中，可聯合增益介質中之熱光束操縱調整一或多個腔內雷射窗2-128以重新定位SAM上之腔內光束(舉例而言)及/或維持雷射之穩定鎖模操作。 發明人已認識到且瞭解到，鎖模雷射之平均功率及/或光譜特性可判定穩定鎖模操作。舉例而言，若在鎖模操作期間之雷射之平均功率降至特定值以下，則SAM 1-119中可不存在足以支援鎖模之非線性光學吸收。雷射可然後進行Q切換且損壞SAM 1-119。在某些情形中，雷射之平均輸出功率之迅速波動可指示除鎖模之外雷射亦在進行Q切換，此可損壞SAM 1-119。在某些實施例中，至少一個感測器2-154 ( 例如，光電二極體)可經包含且經配置以感測由雷射1-110產生之光學功率及/或雷射之輸出脈衝或鎖模特性。舉例而言，可對來自第一感測器2-154之信號進行光譜分析以偵測在鎖模頻率附近之旁頻帶，該等旁頻帶可指示Q切換之開始及/或雷射1-110之鎖模脈衝串之不穩定性。第二感測器(未展示)可偵測由雷射1-110產生之平均光學功率。若所感測平均雷射功率漂移至預設定位準以下及/或若由第一感測器2-154偵測到旁頻帶或功率波動，則可執行自動化腔對準例程以恢復功率及/或可關斷雷射以進行維修。在某些情形中，指示鎖模脈衝串之不穩定性之旁頻帶歸因於較高階空間腔模式之雷射。舉例而言，可藉由自動或手動調整腔內空間模式濾波器2-118而校正此等不穩定性。根據某些實施例，對雷射波長敏感之一或多個感測器2-154可安裝於PCB 2-190上。 在某些情形中，可處理額外信號以分析雷射行為。舉例而言，可用泵功率感測器2-116 (其可係光電二極體或其他適合光偵測器)連同來自雷射之平均功率位準評估泵功率。在某些實施例中，另外或另一選擇係，可用感測器2-182 (其可係光電二極體或其他適合光偵測器)監測經倍頻功率量。舉例而言，在平均雷射功率保持幾乎恆定時平均經倍頻功率之減少可指示經鎖模脈衝長度之改變或關於倍頻光學組件之問題。 在操作中，採用Nd 3+:YVO 4作為增益介質且如上文所闡述而配置之鎖模雷射1-110可產生在1064 nm下具有大致15 ps之FWHM值之脈衝。脈衝在距脈衝之峰值100 ps內消減大致80 dB。脈衝重複速率係大致67 MHz，且鎖模雷射在基諧波長下之平均功率可自350 mW至3.5 W變化。在某些情形中，至經倍頻波長之轉換效率(下文進一步闡述)可高達30%，使得可以介於100 mW與1.5 W之間的平均輸出功率產生在532 nm下之脈衝。在某些情形中，轉換效率可高達35%。操作雷射所需要之AC功率小於大約20瓦。雷射係緊密的，佔據小於0.1 ft 3之體積，重量稍微小於2千克，且可作為模組容易地併入至可攜式分析儀器(諸如用於將DNA定序之桌上儀器)中。 雷射腔之替代組態 儘管上文所闡述之緊密的鎖模雷射模組1-108使用延長腔長度且減小脈衝重複速率之多個鏡，但另外或另一選擇係，其他實施例可使用其他光學組件來延長腔長度。在圖3-5A至圖3-5D中繪示光學延遲元件之某些實例。根據一項實施例，光學延遲元件3-510可包括多色菱形花紋塊，如圖3-5A之平面圖中所繪示。該多色菱形花紋塊可包括第一直角稜鏡3-520及第二直角稜鏡3-522。根據某些實施例，稜鏡之垂直側面可未經塗佈，儘管在其他實施例中垂直面可包含高反射塗層。在某些實施方案中，在稜鏡中之一者上之垂直面之長度可量測為介於大約20 mm與大約60 mm之間。每一稜鏡可由任何適合光學品質玻璃(舉例而言BK-7或熔融矽石)形成。對於高熱穩定性，延遲元件可由超低膨脹玻璃(諸如自康寧購得之ULE)形成。稜鏡之側面可經拋光以具有高光學品質，舉例而言，具有λ/10或更佳之波前誤差及10-5之表面品質(舉例而言)。 第一稜鏡3-520及第二稜鏡3-522可偏移且黏合在一起，如圖式中所繪示。該等稜鏡可經由光學接合或使用光學黏合劑來黏合。在某些實施方案中，光學延遲元件3-510可藉由切割及拋光由單個玻璃件形成。腔內雷射光束3-101可透過延遲元件之第一埠進入且在離開多色菱形花紋塊之第二埠之前沿著迂回光學路徑在內部經反射(經繪示為虛線)。 根據某些實施方案，延遲元件可係雙程的以使由延遲元件提供之光學路徑長度加倍。舉例而言，來自延遲元件之單程輸出埠之輸出光束可以一空間偏移反向回射穿過延遲元件，使得返回光束離開輸入埠但自輸入光束3-101位移，可自雷射腔之第一部分接收輸入光束3-101。經位移輸出光束可指向雷射腔之第二部分。 在圖3-5B中繪示光學延遲元件3-512之另一實施例。根據某些實施例，該光學延遲元件可包括以矩形形狀形成之單個光學塊。延遲元件3-512可包括使腔內光束在延遲元件內來回反射之垂直邊緣面3-530，如在圖式中由虛線所繪示。該延遲元件可進一步包含提供延遲元件之進入埠3-532及離開埠3-534之兩個拋光面。垂直側面可在某些實施例中未經塗佈，或在其他實施例中塗佈有高反射塗層( 例如，多層塗層)。在某些實施方案中，延遲元件之邊緣之最大長度可量測為介於20 mm與大約60 mm之間。在進入頁面之方向上量測的塊之厚度可介於大約5 mm與大約20 mm之間。延遲元件3-512可由任何適合光學品質玻璃形成，如上文所闡述。反射邊緣面可經拋光以具有高光學品質，舉例而言，具有λ/10或更佳之波前誤差及10-5之表面品質(舉例而言)。延遲元件3-512可係雙程的以增加雷射腔內之光學路徑長度。 圖3-5C繪示光學延遲元件3-514之再一實施例。根據某些實施例，該延遲元件可包括在其中心處間隔開距離 D且相對於彼此以微小角度α傾斜之一對平面鏡M 1、M 2。根據某些實施例，每一鏡M 1、M 2可具有長度 L。鏡M 1、M 2之間的間隔 D可介於大約10 mm與大約50 mm之間。根據某些實施例，鏡M 1、M 2之長度 L可介於大約20 mm與大約60 mm之間。根據某些實施例，角度α可介於大約0°與大約10°之間。沿著進入頁面之方向量測的鏡M 1、M 2之高度可介於大約5 mm與大約20 mm之間。鏡M 1、M 2可由任何適合光學品質玻璃形成，如上文所闡述。鏡M 1、M 2之反射表面可經拋光以具有高光學品質，舉例而言，具有λ/10或更佳之平坦度及10-5之表面品質(舉例而言)。在某些實施方案中，該等反射表面可塗佈有高品質高反射性多層塗層且具有大於大約99.5%之反射率。在某些實施例中，反射率可大於大約99.9%。在第一方向上進入鏡對之腔內光束3-101將取決於入射角及鏡M 1、M 2之間的角α而經歷多次反射。 在圖3-5D中繪示光學延遲元件3-516之另一實施例。此實施例可包括與圖3-5C中所繪示之實施例類似之實心塊。根據某些實施方案，光學延遲元件3-516可包括具有五個表面之光學材料實心塊，如圖式中所繪示。兩個表面3-534可相對於彼此以微小角度α傾斜。此等表面可包含高反射塗層以使腔內光束3-101沿著虛線路徑在該等表面之間來回反射，如圖式中所指示。延遲元件3-516可進一步包含提供去往及來自延遲元件之進入埠及離開埠之兩個未經塗佈或經抗反射塗佈表面3-532。根據某些實施例，延遲元件可經配置使得腔內雷射光束3-101以布魯斯特角進入及離開延遲元件。延遲元件3-516可由任何適合光學品質玻璃形成，如上文所闡述。反射表面3-534可經拋光以具有高光學品質，舉例而言，具有λ/10或更佳之平坦度及10-5之表面品質。在某些實施方案中，該等反射表面可塗佈有高品質高反射性多層塗層且具有大於大約99.5%之反射率。在某些實施例中，該等反射率可大於大約99.9%。 分別在圖3-5A、圖3-5B及圖3-5D中繪示之實心塊延遲元件3-510、3-512、3-516之優點係：此等元件在插入至雷射腔中時不需要與多組件延遲元件(諸如圖3-5C之兩個鏡或圖2-1中所展示之多個平面鏡)將需要的一樣仔細之對準。然而，實心塊組件可針對低於200 MHz之脈衝重複速率需要自鏡表面之更大數目次反射，且在製造期間將需要更多精確度。因此，實心塊延遲元件之成本可係高的。藉由在單件式基底底盤2-105中使用整合式不可調整座架且使用一個或兩個可調整座架來適應不可調整座架中之機械加工誤差，如上文所闡述，可使用較低成本鏡來提供所要光學延遲。多鏡延遲元件之優點係：可藉由改變一或多個腔摺疊鏡之位置以重新界定雷射腔而更容易地且更靈活地改變腔長度。 儘管增益介質1-105內之熱效應可用於操縱且對準腔內光束，如上文所闡述，但發明人已認識到且瞭解到，對雷射腔內之光學元件之熱加熱效應及/或機械應力可係可不合意地影響緊密的鎖模雷射之效能之顯著因素。當針對基諧雷射波長以超過250 mW之平均功率位準操作鎖模雷射1-110 (舉例而言)時熱加熱可在泵模組2-140及增益介質1-105處出現。關於增益介質1-105，發明人已認識到且瞭解到，在安裝諸如釩酸釹之增益晶體時必須更加注意。座架應允許熱耗散，且亦避免以機械方式對晶體加應力。在頂點處具有減壓切口之座架(圖3-1A中所展示)可允許熱耗散且避免對晶體之不合意應力。另外或另一選擇係，將增益介質1-105固定在座架中之導熱黏合劑之使用可為增益介質1-105提供應力減輕。 發明人已進一步認識到且瞭解到，耗散熱之安裝結構可不利地影響雷射腔之光學對準。舉例而言，用於增益介質1-105及/或泵二極體模組2-140之座架3-100可扣接至基底底盤2-105且將熱耗散至基底底盤中。由於基底底盤對於高功率雷射係相當小的，因此此加熱可導致基底底盤之膨脹及/或翹曲或其他變形。因此，基底底盤2-105之變形可使雷射腔之光學元件不對準且隨著時間而不利地影響雷射之操作。在嚴重情形中，熱加熱可導致明顯功率降級且可終止雷射之鎖模。 在某些實施例中，需要顯著熱耗散之鎖模雷射之安裝結構或組件可安裝在部分地經熱隔離平台3-610上，如圖3-6A中之平面圖中所繪示。該平台可部分地熱隔離底板主體3-605與由安裝在平台3-610上之高溫結構或組件耗散之熱。在圖3-6B及圖3-6C中繪示在圖3-6A中之切割線處截取的平台之立視圖。根據某些實施方案，可藉由機械加工程序在底板2-105中形成部分地經隔離平台3-610。舉例而言，底板主體3-605可係經機械加工以形成如上文所闡述之緊密的鎖模雷射之殼體之實心材料塊之一部分。可穿過底板主體3-605機械加工一或多個貫穿溝渠3-630以形成部分地經隔離平台3-610。此等溝渠可將平台3-610與底板3-605部分地分開及熱隔離。舉例而言，熱無法容易地自平台耗散至底板中。根據某些實施方案，平台3-610之下表面可熱接觸至熱電冷卻器(未展示)。在某些情形中，平台之下表面可經機械加工或以其他方式成型以具有熱耗散鰭形件3-612。 在形成溝渠3-630之機械加工程序之後可留下複數個支撐橋3-620。該等支撐橋為平台3-610提供機械支撐，且減少自平台3-610至底板3-605之熱傳導。在某些實施例中，該等橋可由不同於平台之材料形成。在各種實施例中，橋3-620相對於平台之厚度居中地定位在平台3-610之上表面與下表面之間，如圖3-6B中所繪示。舉例而言，橋3-620可位於底板3-605之中立機械平面中，如圖3-6B中所圖解說明。使橋3-620相對於平台及底板之厚度居中地定位可減少在底板主體3-605與平台3-610之間賦予之平面外熱機械應力之量。減少耗散至底板中之熱量且減小平面外應力可減少底板之翹曲及雷射腔中之其他光學組件之非所要相對運動。在某些實施例中，該等橋包括允許平台相對於底板2-105在平面內移動( 例如)以適應由平台引發之熱機械應力之撓曲部件。某些雷射組件( 例如，增益介質1-105)之運動可不與其他組件( 例如，腔鏡)一樣影響雷射之操作，且因此可係容許的。平台3-610之部分熱機械隔離可改良雷射之穩定性，且減少對由技能熟練之操作者進行調整之需要。 根據某些實施例，可使用一或多個平台3-610來支撐鎖模雷射中之高溫組件。舉例而言，可使用第一平台3-610來支撐二極體泵源，且可使用第二平台來支撐雷射之增益介質。在某些實施方案中，可使用第三平台來支撐倍頻組件( 例如，非線性晶體)。 儘管上文所闡述之雷射腔指示增益介質係釩酸釹晶體，但可使用其他類型之材料來以其他波長獲得雷射及鎖模。對應地，可使用不同泵源來提供適合用於激發增益介質之泵波長。根據某些實施例，緊密雷射模組之泵波長λ p可介於390 nm與大致1100 nm之間。緊密雷射模組之鎖模雷射波長λ 1可介於750 nm與1500 nm之間。在某些情形中，緊密雷射模組之輸出波長λ 2可經倍頻且可介於325 nm與750 nm之間。在某些實施方案中，倍頻元件3-109可係KTP、LBO或BBO。在某些情形中，輸出波長λ 2可介於500 nm與700 nm之間。根據某些實施例，在基諧波長λ 1或經倍頻波長λ 2下之輸出脈衝持續時間可介於1皮秒與100皮秒之間。在某些情形中，輸出脈衝持續時間可介於10皮秒與30皮秒之間。 作為替代實例，若期望綠色輸出波長，則增益介質可係分別以1064 nm及1053 nm發出雷射之Nd:YAG或Nd:YLF。在某些實施例中，Cr:鎂橄欖石可用作增益介質，其可以1280 nm發出雷射且經倍頻至640 nm (在光學光譜之紅色區域中)。在某些實施例中，Pr:LiYF 4可用作增益介質且在不需要倍頻之情況下直接以640 nm (在紅色中)發出雷射 發明人已認識到且瞭解到，Nd:YVO 4可用作增益介質從而以一個或兩個波長1064 nm及/或1342 nm發出雷射，該一個或兩個波長可加倍至532 nm (綠色)及/或671 nm (紅色)。發明人亦已認識到且瞭解到，可在非線性晶體中執行和頻產生以獲得額外波長。舉例而言，可在非線性晶體中混合來自Nd:YVO 4之在兩個雷射波長下之脈衝以產生在大致594 nm下之輻射。其他增益介質包含但不限於經鐿摻雜YAG (Yb:YAG)、經鐿摻雜玻璃(Yb:玻璃)、經鉺摻雜YAG (Er:YAG)及經鈦摻雜藍寶石(Ti:藍寶石)。 泵源及模組 為激發增益介質1-105且起始雷射之鎖模操作，可使用耦合透鏡2-142將來自高功率雷射二極體之連續波輻射(在圖2-1及圖4-1中由黑虛線所指示)聚焦至增益介質中。來自雷射二極體之光學功率可介於1瓦與20瓦之間，其係與顯著電及光學熱產生相關聯之功率位準。此熱產生若經允許在基底底盤2-105中耗散則可不利地影響鎖模雷射模組1-108之穩定性。雷射二極體可安裝在泵模組2-140中，泵模組2-140以減少自泵模組至基底底盤之熱傳導且幫助將泵模組2-140與基底底盤2-105熱隔離之方式安裝在基底底盤2-105中之通孔2-145中。 根據某些實施例，在圖4-1中繪示泵模組2-140之實例。該泵模組可將雷射二極體4-130密封在閉合殼體4-110中，為雷射二極體提供熱耗散，且包含可將泵束對準至鎖模雷射腔之光學軸線之可調整頭部4-120。可在泵模組中使用之雷射二極體泵源之實例係可自中國山西西安之FocusLight Corporation購得之型號為FL-FM01-10-808之雷射二極體。在某些實施例中，雷射二極體4-130可安裝在泵模組2-140內之F座架或C座架中。 根據某些實施例，泵模組殼體4-110可藉助具有低導熱率之螺絲及/或托腳支柱4-152 ( 例如，不銹鋼、尼龍、硬塑膠)穩固地附接至基底底盤2-105。殼體4-110之一部分可自基底底盤2-105之背側產生，且該殼體之一部分可延伸穿過基底底盤2-105中之通孔2-145。泵模組殼體4-110與基底底盤2-105之間的間隙及低導熱率螺絲或緊固件幫助將泵模組2-140與基底底盤2-105熱隔離且維持鎖模雷射1-110之穩定性。可調整頭部4-120可藉助具有低導熱率之螺絲4-154以類似方式附接至殼體4-110。該殼體可具有經機械加工至主體中以輔助自雷射二極體4-130之熱提取之熱耗散鰭形件4-124。風扇(未展示)可安裝在附近或安裝至殼體4-110以進一步輔助熱移除。根據某些實施例，雷射二極體4-130可安裝在熱電冷卻器(TEC) 4-160上，熱電冷卻器(TEC) 4-160允許對雷射二極體4-130之熱控制及溫度穩定化。在某些實施方案中，包含用於連接至雷射二極體4-130及/或TEC且操作雷射二極體4-130及/或TEC之電路的PCB 4-170可附接至殼體4-110且形成幫助密封雷射二極體4-130以免其曝露於外部灰塵及濕度之蓋。 根據某些實施例，泵模組2-140可位於基底底盤2-105之邊緣之大約30 mm內，且藉由風扇(舉例而言)使所耗散熱指向邊緣且遠離基底底盤。基底底盤2-105可另外用作風屏，從而保護在基底底盤之一側上之雷射光學器件及雷射腔免受在其中移除熱之板之反向側上之氣流或紊流影響。在實施例中，如所闡述之泵模組殼體4-110之安裝允許其位於鎖模雷射之增益介質1-105附近，此幫助改良泵束4-135在增益介質內之位置之穩定性(改良鎖模穩定性)且亦幫助提供緊密的鎖模雷射模組1-108。 根據某些實施例，泵模組殼體4-110亦可包含光束準直光學器件。快軸準直器(FAC) 4-142可位於雷射二極體附近或整合在雷射二極體內。在某些情形中，此準直器可包括柱面透鏡或一對交叉柱面透鏡。在某些實施例中，FAC 4-142可包括單個柱面透鏡且可具有短焦距( 例如，小於大約5 mm)。在某些實施方案中，FAC 4-142可包括具有小於大約150微米之直徑之光纖之長度，且其焦距可小於500微米。FAC 4-142可經組態以為雷射二極體提供在正交橫向方向上具有介於5度與15度之間的大致相等散度之光束。在某些實施例中，來自雷射二極體4-130及FAC 4-142之光束可具有矩形或正方形剖面( 例如，對應於發射器陣列)。 泵模組殼體4-110可進一步包含準直雷射二極體泵束之準直透鏡4-144。根據某些實施例，此透鏡可係具有針對泵波長λ p經抗反射塗佈之兩個表面之平凸透鏡。透鏡之平面表面可面對二極體4-130。準直透鏡4-144之焦距可介於15 mm與35 mm之間。根據某些實施方案，準直透鏡4-144可與FAC透鏡4-142間隔開大致等於準直透鏡4-144之後焦距之距離。 可藉由安裝在可調整泵頭部4-120中之二向分光鏡4-146反射來自泵模組殼體4-110之經準直或幾乎經準直光束。二向分光鏡4-146可包含將泵波長朝向耦合透鏡2-142及增益介質1-105 (圖4-1中未展示)反射且以來自鎖模雷射腔之雷射波長傳輸鎖模脈衝之多層塗層。由於泵頭部4-120係可藉助調整螺絲4-154調整的，因此可使二向分光鏡縱傾(圍繞平行於圖式中所展示之 X軸之軸線旋轉)及側滾(圍繞平行於 Z軸之軸線旋轉)以調整泵束在增益介質內之位置。 根據某些實施方案，二向分光鏡4-146之位置(在該位置處，來自雷射二極體4-130之泵束4-135入射於鏡4-146上)大致定位在耦合透鏡2-142之焦距處。由於此定位，對二向分光鏡4-146之角度調整(其使傳出泵束4-135偏離)主要引起泵束穿過增益介質1-105之平行光束路徑位移。此可以理解，此乃因自二向分光鏡4-146處之焦點行進穿過耦合透鏡2-142之射線將自耦合透鏡作為平行光束而出現。因此，可調整二向分光鏡4-146以在具有對泵束穿過增益介質1-105之角度之最少改變之情況下主要使泵束在增益介質中在 X方向及 Y方向(參考圖4-1及圖2-1)上平移。鑒於此效應，對二向分光鏡4-146之側傾調整引起在增益介質處在 Y方向上之泵束位移且對二向分光鏡之側滾調整提供在增益介質1-105中之 X指向(及某些 Y指向)之泵束位移。泵束4-135穿過增益介質1-105之角度之改變可係不合意的，此乃因其可減少泵束4-135與鎖模雷射光束在增益介質1-105中之重疊體積。 為簡化組裝且減少泵頭部4-120上之可調整螺絲數目，可調整頭部可以三點接觸式可調整運動安裝方案附接至殼體4-110。可使用至少一個彈性彈簧4-157 (如圖4-2A及圖4-2B中所繪示)將頭部4-120朝向殼體4-110牽引或驅迫。三點接觸中之一者可係允許頭部之所有旋轉自由度之球與圓錐。舉例而言，球形接觸特徵4-155 ( 例如，球軸承)可位於頭部4-120之接近泵-殼體模組4-110之側上。球形接觸特徵4-155可由錐形凹部接納。剩餘兩個接觸點可係調整螺絲4-154a、4-154b。此等螺絲4-154a中之一者可具有經接納在凹槽中以限制頭部之側傾運動之球形端。另一螺絲4-154b可具有接納在平坦表面上之球形端。在某些實施方案中，在調整螺絲4-154a、4-154b已經設定以對準穿過增益介質1-105之泵束4-135之後，可擰緊至少一個反作用力螺絲4-158以將可調整頭部鎖定在適當位置中。 在某些實施方案中，耦合透鏡2-142之焦距可介於大約20 mm與大約30 mm之間。透鏡在某些實施例中可係平凸的，儘管在某些情形中可使用雙凸透鏡。耦合透鏡可具有在兩側上針對泵波長及鎖模雷射波長之抗反射塗層。另外，耦合透鏡2-142可相對於鎖模雷射之光學軸線2-111 (參考圖2-1)以介於1度與4度之間的角度定向以避免自若乾麵之將返回至雷射腔及雷射二極體中之反射。在某些實施方案中，增益介質1-105大致位於遠離耦合透鏡2-142之後焦距處。根據某些實施例，未經吸收泵輻射可穿過雷射腔摺疊鏡2-115且經吸收在束集堆中及/或由光偵測器2-116偵測。 在某些實施方案中，FAC 4-142、準直透鏡4-144及耦合透鏡2-142經配置以提供來自雷射二極體4-130之輸出至增益介質1-105中之大致1比1成像。雷射二極體之輸出( 例如，發射器陣列)在增益介質中之影像應大致匹配增益介質中的鎖模雷射之腔內光束腰寬大小。增益介質中的鎖模雷射之光束腰寬大小可主要由曲面鏡2-117之焦距、其距輸出耦合器1-111之距離及增益介質1-105距輸出耦合器之距離來判定。針對在上文闡述且具有1比1成像之組態，雷射二極體在增益介質中之經成像發射器大小應介於100微米與150微米之間。發明人已觀察到，介於90微米與220微米之間的發射器大小提供鎖模雷射，儘管小發射器大小更易於發生迅速降級且較大發射器大小可致使鎖模雷射在較高階空間模式中發出雷射。另外，輻射之偏振應與鎖模雷射1-110之預期雷射偏振良好地匹配。就此而言，泵模組2-140及/或鎖模雷射模組1-108可包含可經旋轉或經調整以控制泵輻射在增益介質1-105上之偏振狀態之一或多個光學組件( 例如，四分之一波板、半波板)。可控制偏振以增加雷射效率及來自鎖模雷射1-110之輸出功率。 在其他實施例中可使用其他激發源來泵激增益介質1-105，且本發明不限於雷射二極體。在某些實施例中，可使用光纖或光纖耦合之雷射(未展示)來泵激鎖模雷射1-110之增益介質1-105。光纖雷射可包括主動光纖作為由一或多個雷射二極體泵激之光纖雷射腔之一部分。光纖耦合之雷射可包括使其輸出耦合至光纖中之一或多個雷射二極體。可使用用於雷射二極體泵源之相同或類似光學器件使來自光纖(其攜載來自光纖雷射或光纖耦合之雷射之光學能量)之輸出光束指向增益介質且將該輸出光束聚焦至增益介質中。來自光纖之光學光束可具有比直接來自高功率雷射二極體泵源之光束更圓、更均質及/或更高斯(或高頂形)之空間分佈型。光纖雷射泵源在某些實施例中可或可不安裝在除基底底盤2-105以外之夾具上，且攜載泵能量之光纖之一端可附接至鎖模雷射模組1-108上之座架，該座架位於基底底盤之與增益介質1-105相同之側或相反之側上。 腔對準 如可瞭解，鎖模雷射腔光學器件之對準可由於雷射腔中之高數目個鏡及光學組件而係困難的。在某些實施例中且再次參考圖2-1，鎖模雷射可包含沿著雷射腔之光學軸線位於增益介質1-105與第二曲面鏡2-127之間的安裝特徵2-110 ( 例如，螺絲孔及/或對齊特徵)。安裝特徵2-110可經組態以接納光學座架，第二輸出耦合器(圖2-1中未展示)可安裝在該光學座架中。當光學座架及第二輸出耦合器在適當位置中時，雷射可經對準以在具有縮短雷射腔之情況下以連續波模式發出雷射。第二輸出耦合器可傳輸小量功率( 例如，介於2%與20%之間)，且提供可用於使雷射之光學組件在所插入光學座架與SAM 1-119之間對準之雷射光束。一旦此等剩餘組件經對準，便可移除所插入光學座架，使得雷射1-110可經調諧以在具有完全腔長度之情況下以脈衝模式操作。 發明人已發現，用於短腔對準之第二輸出耦合器(圖2-1中未展示)可安裝在增益介質1-105附近且在轉向鏡2-115前面。根據某些實施例，在以達成鎖模雷射1-110之鎖模操作之光學功率經泵激時增益介質中之熱透鏡化支援縮短腔中之雷射且在不需要縮短腔中之額外透鏡化元件之情況下提供穩定雷射腔，即使縮短腔之長度小於鎖模雷射腔之長度之二分之一。在某些情形中，縮短腔之長度可小於鎖模雷射腔之長度之四分之一或甚至八分之一。因此，放置在增益介質1-105附近之第二輸出耦合器可達成自轉向鏡2-115至SAM 1-119之所有光學元件之容易且迅速對準。在其中輸出耦合器安裝在轉向鏡2-115前面且縮短雷射腔中不具有任何其他透鏡化元件之組態中，在增益介質中具有至少2屈光度之熱透鏡化以獲得雷射且使縮短腔之對準更容易可係有益的，儘管在某些情形中可在不具有熱透鏡化(0屈光度)之情況下發生連續波雷射。 倍頻 再次參考圖2-1，可透過透鏡2-164將鎖模雷射1-110之輸出聚焦至倍頻晶體2-170中以使輸出脈衝之光學波長減半(或使光學頻率加倍)。舉例而言，鎖模雷射1-110可產生具有大約1064 nm之特性波長之脈衝，且倍頻晶體2-170可將波長轉換為大約532 nm。經倍頻輸出可提供至生物光電子晶片1-140且在彼處用於激發具有不同發射特性之螢光團。根據某些實施例，用於倍頻及對經倍頻功率之控制的組件可安裝在緊密的鎖模雷射模組1-108內。 透鏡2-164可具有介於15 mm與30 mm之間的焦距，且在兩個表面上包含用以最少化雷射波長之反射之抗反射塗層。該透鏡可在倍頻晶體中產生鎖模脈衝之介於15微米與35微米之間的光束腰寬。 倍頻晶體2-170可係磷酸氧鈦鎵(KTP)類型II晶體。晶體長度可介於3 mm與7 mm之間。根據某些實施例，倍頻晶體2-170係高灰耐跟蹤(HGTR)晶體。發明人觀察到，助溶劑生長之晶體可在綠色波長下針對高平均功率降級。對於HGTR晶體，切割角可針對φ介於24度與25度之間且針對θ介於89度與91度之間。晶體之兩個小面可塗佈有針對雷射波長及經加倍波長之抗反射塗層。根據某些實施方案，倍頻晶體2-170抵靠形成於基底底盤2-105中之自對準表面安裝。準直透鏡(圖2-1中未展示)可放置在倍頻晶體後面以準直來自晶體之經倍頻輻射。 在某些實施例中，半波板2-160可安裝在可旋轉座架中，其中其旋轉角受致動器2-162控制。該半波板可位於鎖模雷射之輸出光學路徑中在倍頻晶體2-170前面。根據某些實施例，致動器2-162可包括步進馬達、壓電馬達、具有精密軸承且經組態以使光學組件旋轉之電流計、DC馬達或任何其他適合致動機構。使半波板2-160旋轉可變更雷射之輸出脈衝之偏振且改變倍頻晶體2-170中之二次諧波轉換效率。對半波板之控制可然後用於控制在遞送至生物光電子晶片1-140之經倍頻波長下之功率量。藉由使半波板2-160 (或倍頻晶體2-170)旋轉，在經倍頻波長λ 2下之光學功率可在大範圍內( 例如，在數量級或更多內)精確地變化小量，而不影響鎖模雷射在基諧波長λ 1下之操作。亦即，可變更在經倍頻波長下之功率而不影響鎖模雷射1-110之鎖模穩定性、熱耗散及其他特性。在某些實施例中，另外或另一選擇係，可使用其他調整來控制經倍頻功率而不影響基諧雷射操作。舉例而言，可以自動化方式控制脈衝雷射光束在倍頻晶體2-170上之入射角及/或透鏡2-164與倍頻晶體之間的距離以變更及/或最大化倍頻效率。 在某些實施例中，經倍頻輸出脈衝可由轉向鏡2-180引導及/或引導至光束整形及操縱模組。轉向鏡2-180可係二向分光的，使得其將未由倍頻晶體2-170降頻轉換之光學輻射傳輸至束集堆(未展示)。在某些實施方案中，轉向鏡2-180可將小量之經倍頻輸出傳輸至光電二極體2-182。波長選擇性濾波器可放置在光電二極體2-182前面以阻擋或反射基諧波長。來自光電二極體2-182之輸出可提供至PCB 2-190，其中信號可經處理以評估鎖模穩定性及/或產生用於使半波板2-160旋轉之控制信號以維持穩定輸出功率。在某些實施方案中，光電二極體2-182可安裝在PCB 2-190上且經倍頻輸出可經由光纖反射、散射、耦合，或透過基底底盤2-105中之孔及/或窗以其他方式引導至光電二極體。 在某些實施方案中，如2016年12月16日提出申請且標題為「Compact Beam Shaping and Steering Assembly」之單獨的第62,435,679號美國專利申請案中所闡述之光束整形及操縱模組可組裝在底板上或毗鄰於基底底盤2-105而安裝。來自雷射模組之輸出光束可提供至光束整形及操縱總成以調適在基諧波長或經倍頻波長下之輸出光束以供在分析系統1-160中使用。 時脈產生及系統控制 再次參考圖1-1，不管用於產生短或超短脈衝之方法及設備如何，可攜式分析儀器1-100可包含經組態以使分析系統1-160之至少某些電子操作( 例如，資料獲取及信號處理)與來自鎖模雷射1-110之光學脈衝1-122之重複速率同步的電路。舉例而言，當評估生物光電子晶片1-140中之螢光壽命時，準確地知曉樣本之激發時間使得可正確地記錄發射事件之定時係有益的。根據某些實施例，定時信號可自由鎖模雷射產生之光學脈衝導出，且所導出定時信號可用於觸發儀器電子器件。 發明人已認識到且瞭解到，鎖模雷射1-110之操作( 例如，用以將激發光學脈衝遞送至反應室1-330)、信號獲取電子器件之操作( 例如，時間方格化光偵測器1-322之操作)及自生物光電子晶片1-140之資料讀出的協調構成技術挑戰。舉例而言，為使在反應室處收集之經時間方格化信號為螢光衰變特性之準確表示，必須在每一激發光學脈衝到達反應室之後以精確定時觸發時間方格化光偵測器1-322中之每一者。另外，必須與反應室處之資料獲取大致同步地自生物光電子晶片1-140讀取資料以避免資料超出及丟失資料。丟失資料在某些情形中可係不利的， 例如，導致基因序列之錯誤識別。發明人已認識到且瞭解到，系統定時因被動鎖模雷射之自然操作特性( 例如，易於發生脈衝振幅之波動、脈衝間間隔 T之波動及偶然脈衝下降)而進一步複雜化。 圖5-1繪示其中定時器5-120將同步信號提供至分析系統1-160之系統。在某些實施例中，定時器5-120可產生同步至由脈衝光學源1-110產生之光學脈衝之時脈信號，且將時脈信號提供至分析系統1-160。在圖5-1中，光學脈衝1-120在空間上經繪示為分開一距離 D。根據關係 T= D/ c(其中 c係光速)，此分開距離對應於脈衝之間的時間 T。在實務上，脈衝之間的時間 T可用光電二極體及示波器來判定。根據某些實施例， T= 1/ f syncN ，其中 N係大於或等於1之整數且 f sync 表示所產生時脈信號之頻率。在某些實施方案中， T= N/f sync ，其中 N係大於或等於1之整數。 根據某些實施例，定時器5-120可自偵測來自脈衝源1-110之光學脈衝之光電二極體接收類比或經數位化信號。光電二極體2-154可安裝在基底底盤2-105上且可係高速InGaAs光電二極體。定時器5-120可使用任何適合方法以依據所接收類比或經數位化信號形成或觸發同步信號。舉例而言，定時器可使用史密斯觸發器或比較器以依據所偵測光學脈衝形成數位脈衝串。在某些實施方案中，定時器5-120可進一步使用延遲鎖定迴路或相鎖迴路來使來自穩定電子時脈源之穩定時脈信號與自所偵測光學脈衝產生之數位脈衝串同步。該數位脈衝串或該經鎖定穩定時脈信號可提供至分析系統1-160以使儀器上之電子器件與光學脈衝同步。 發明人已設想出且開發了可用於產生時脈信號且驅動可攜式儀器1-100中之資料獲取電子器件之時脈產生電路。在圖5-2中繪示時脈產生電路5-200之實例。該時脈產生電路可包含在安裝於基底底盤2-105上之PCB 2-190上。根據某些實施例，時脈產生電路可包含脈衝偵測、藉助自動增益控制進行信號放大、時脈數位化及時脈相鎖之若干級。 根據某些實施例，脈衝偵測級可包括經反向偏壓且連接在偏壓電位( +V)與參考電位( 例如，接地電位)之間的高速光電二極體5-210。光電二極體上之反向偏壓可係任一適合值，且可使用固定值電阻器(R 1, R 2)來固定或可係可調整的。在某些情形中，電容器C可連接在光電二極體5-210之陰極與參考電位之間。來自光電二極體之陽極之信號可提供至放大級。在某些實施例中，脈衝偵測級可經組態以偵測具有介於大約100微瓦與大約25毫瓦之間的平均功率位準之光學脈衝。時脈產生電路5-200之脈衝偵測級可安裝在鎖模雷射1-110上或附近，且經配置以偵測來自雷射之光學脈衝。 放大級可包括可包含可變增益調整或可調整衰減之一或多個類比放大器5-220，使得來自類比增益放大器之脈衝輸出位準可設定在預定範圍內。時脈產生電路5-200之放大級可進一步包含自動增益控制放大器5-240。在某些情形中，類比過濾電路5-230可連接至類比放大器5-220之輸出( 例如，以移除高頻率( 例如，大於大約500 MHz)及/或低頻率噪聲( 例如，小於大約100 Hz))。根據某些實施例，來自一或多個類比增益放大器5-220之經濾波或未經濾波輸出可提供至自動增益控制放大器5-240。 根據某些實施例，來自一或多個類比放大器之最終輸出信號可係正向的。發明人已認識到且瞭解到，隨後自動增益控制(AGC)放大器在其將脈衝輸入至正電壓而非負電壓時更可靠地操作。自動增益控制放大器可使其內部增益變化以補償所接收電子脈衝串中之振幅波動。來自自動增益控制放大器5-240之輸出脈衝串可具有大致恆定振幅，如圖式中所繪示，然而至自動增益控制放大器5-240之輸入可具有脈衝間振幅之波動。實例性自動增益控制放大器係可自馬賽諸塞州諾伍德之Analog Devices, Inc.購得之型號AD8368。 根據某些實施方案，在時脈數位化級中，來自自動增益控制放大器之輸出可提供至比較器5-250以產生數位脈衝串。舉例而言，來自AGC之脈衝串可提供至比較器5-250之第一輸入，且參考電位(V ref)(在某些實施例中，其可係可用戶設定的)可連接至比較器之第二輸入。參考電位可確立每一所產生數位脈衝之上升邊緣之觸發點。 如可瞭解，光學脈衝振幅之波動將在AGC放大器5-240前面導致電子脈衝之振幅之波動。在不具有AGC放大器之情況下，此等振幅波動將導致來自比較器5-250之經數位化脈衝串中之脈衝之上升邊緣之定時跳動。藉由用AGC放大器拉平脈衝振幅，顯著減少在比較器後面之脈衝跳動。舉例而言，可藉助AGC放大器將定時跳動減少至小於大約50皮秒。在某些實施方案中，來自比較器之輸出可提供至邏輯電路5-270，邏輯電路5-270經組態以將經數位化脈衝串之工作循環改變至大致50%。 時脈產生電路5-200之相鎖級可包括用於產生一或多個穩定輸出時脈信號(例如，CLK1、CLK2、CLK3)以用於將儀器操作定時及同步之相鎖迴路(PLL)電路5-280。根據某些實施例，來自時脈數位化級之輸出可提供至PLL電路5-280之第一輸入( 例如，反饋輸入)，且來自電子或機電振盪器5-260之信號可提供至PLL之第二輸入( 例如，參考輸入)。在某些情形中，電子或機電振盪器可對抗機械擾動且對抗溫度變化而係高度穩定的。根據某些實施例，來自電子或機電振盪器5-260之穩定時脈信號之相位由PLL鎖定至自鎖模雷射導出之經數位化時脈信號(其可係不那麼穩定的)之相位。以此方式，電子或機電振盪器5-260可穿越鎖模雷射1-110之短期不穩定性( 例如，脈衝跳動、脈衝下降)，且亦大致同步至光學脈衝串。相鎖迴路電路5-280可經組態以產生自來自電或機電振盪器5-260之經相鎖信號導出之一或多個穩定輸出時脈信號。可用於實施PLL之實例性電路係可自德克薩斯州奧斯特之Silicon Laboratories Inc.購得之IC晶片Si5338。 根據某些實施例，自PLL電路5-280輸出之一或多個時脈信號(CLK1、CLK2)可提供至生物光電子晶片1-140以將晶片上之資料獲取電子器件定時。在某些情形中，PLL電路5-280可包含在其時脈輸出上之相位調整電路5-282、5-284或可連接至相鎖迴路之時脈輸出之單獨相位調整電路。在某些實施方案中，生物光電子晶片1-140可提供來自晶片上之一或多個光偵測器之脈衝到達信號1-142，脈衝到達信號1-142指示來自鎖模雷射1-110之光學激發脈衝之到達。脈衝到達信號可經評估且用於設定提供至生物光電子晶片1-140之時脈信號之一或若干相位。在某些實施例中，脈衝到達信號可往回提供至相鎖迴路電路5-280且經處理以自動調整提供至晶片之(若干)時脈信號之相位，使得經提供以驅動生物光電子晶片1-140上之資料獲取之時脈信號之觸發邊緣( 例如，由時間方格化光偵測器1-322進行之信號獲取之定時)經調整以在光學激發脈衝到達反應室中之後出現在預定時間處。 根據某些實施例，來自PLL電路5-280之時脈信號(CLK3)亦可提供至包含於儀器1-100中之一或多個場可程式化閘陣列(FPGA) 5-290。該等FPGA可用於儀器上之各種功能，諸如自生物光電子晶片1-140之驅動資料讀出、資料處理、資料傳輸、資料儲存等。 發明人已認識到且瞭解到，AGC放大器5-240之迴路頻寬與相鎖迴路5-280之迴路頻寬之間可存在相互作用。舉例而言，若相鎖迴路之迴路頻寬太高，則PLL可對經數位化脈衝串中之由AGC放大器及比較器引發之跳動做出回應，且不準確地追蹤光學脈衝定時。另一方面，若AGC迴路頻寬及PLL迴路頻寬中之任一者或兩者太低，則自PLL輸出之所得時脈信號將不準確地追蹤光學脈衝定時。發明人已發現，與PLL 5-280之迴路頻寬相關聯之積分時間常數應介於來自鎖模雷射1-110之光學脈衝串之大約30個脈衝與大約80個脈衝之間。另外，與AGC放大器5-240之迴路頻寬相關聯之積分時間常數應不超過PLL之積分時間常數之大於20%以上。 在某些實施方案中，來自放大級之一或多個信號可出於額外目的而在儀器1-100中使用。舉例而言，類比信號5-232可在AGC放大器5-240之前分裂且用於監測鎖模雷射1-110中之鎖模之品質。舉例而言，可以電子方式在頻域及/或時域中分析類比信號5-232以偵測指示由鎖模雷射進行之Q切換之開始之特性。若偵測到該等特性(及Q切換之開始)，則系統可自動對鎖模雷射內之光學器件( 例如，腔對準光學器件)進行調整以避免Q切換，或系統可指示誤差及/或關斷鎖模雷射。 在某些實施例中，AGC放大器可提供表示將輸出脈衝之振幅拉平所需要之即時增益調整之輸出信號5-242 (類比或數位)。發明人已認識到且瞭解到，此輸出信號5-242可用於評估鎖模雷射之鎖模品質。舉例而言，可分析其光譜以偵測Q切換之開始。 儘管已使用自動增益控制放大器及相鎖迴路闡述時脈產生及同步，但在可容忍較大量之時脈跳動( 例如，高達大約300 ps)之其他實施例中可使用替代設備。在某些實施方案中，脈衝放大級中之放大器可經驅動至飽和中以提供上升邊緣觸發信號。時脈之觸發點可設定在上升邊緣上之某一值處。由於放大器飽和，因此脈衝振幅之變化對觸發定時具有比非飽和放大器小之效應。上升邊緣可用於使覆晶時控電路(諸如場可程式化閘陣列(FPGA)中所實施之彼等)雙態切換。來自飽和放大器之返回至零之下降邊緣可取決於自飽和釋放放大器之輸出之時間而具有明顯更多之定時可變性。然而，下降邊緣未由覆晶時控電路偵測到且對時控不具有效應。 諸多FPGA包含可替代PLL用於將穩定振盪器鎖定至來自覆晶之雷射產生之時控信號的數位延遲鎖定迴路(DLL)。在某些實施例中，接收覆晶將來自光學脈衝串之時脈速率除以2，此可在二分之一之脈衝重複速率下將50%工作循環時脈信號提供至DLL。DLL可經組態以產生將與光學脈衝串同步之經倍頻時脈。額外經同步較高頻率時脈亦可由DLL及FPGA產生。 根據某些實施例，在圖5-3中繪示用於系統控制之系統電路之實例。泵模組控制電路5-300可組裝在PCB上且安裝至緊密的鎖模雷射模組1-108 ( 例如，安裝在圖2-1中所展示之模組1-108之背側上)。泵模組控制電路5-300可與系統板5-320及安裝在雷射模組1-108上之時脈產生與雷射感測電路5-350 ( 例如，PCB 2-190)介接。在某些實施方案中，泵模組控制電路5-300及時脈產生與雷射感測電路5-350可組裝在同一PCB上。在其他實施方案中，泵模組控制電路5-300、時脈產生與雷射感測電路5-350及系統控制電路可組裝在同一PCB上，使得不使用單獨系統板5-320。 系統板5-320可包含協調其中安裝有雷射模組1-108之系統之操作之中央處理器( 例如，微控制器或微處理器)。系統板5-320可進一步包含功率分配電路及資料處置電路( 例如，記憶體、收發器、網路介面板等)。 在某些實施例中，泵模組控制電路5-300可包含經組態以將電流供應至用於泵激增益介質1-105之雷射二極體4-130的電流源5-332。根據某些實施例，可經由系統板5-320控制電流源5-332。泵模組控制電路5-300可進一步包含可連接至雷射二極體4-130上之溫度感測器或熱阻器(未展示)之溫度感測電路5-341。來自溫度感測電路5-341之輸出可提供至溫度控制電路5-343，溫度控制電路5-343可驅動其上安裝有雷射二極體4-130之TEC 4-160。根據某些實施例，溫度控制器可自系統板5-320接收用於調整及/或穩定化雷射二極體4-130之溫度之控制信號。 在某些實施方案中，泵模組控制電路5-300可包含一或多個致動器控制電路(兩個經展示) 5-351、5-352。該等致動器控制電路可自系統板5-320接收控制信號以操作位於鎖模雷射模組1-108上之一或多個致動器。舉例而言，第一致動器控制電路5-351可經組態以操作使雷射窗2-128在鎖模雷射1-110之雷射腔中旋轉之第一致動器2-162。該第一致動器之操作可調整腔對準且用於改良雷射1-110之鎖模。舉例而言，第二致動器控制電路5-352可經組態以操作使半波板2-160在雷射模組1-108上旋轉之第二致動器2-162。舉例而言，半波板2-160之旋轉可用於控制轉換為經倍頻波長之雷射功率量。 根據某些實施例，可在系統板5-320上基於來自時脈產生與雷射感測電路5-350之輸出而計算用於致動器電路5-351、5-352之控制信號。來自時脈產生與雷射感測電路5-350之輸出可由基諧感測器電路5-311 (其可包含或連接至經組態以感測來自雷射1-110之基諧波長λ 1之光電二極體2-154)、經倍頻感測器電路5-312 (其可包含或連接至經組態以感測自雷射之輸出脈衝產生之經倍頻波長λ 2之光電二極體2-182)及二極體泵感測器電路5-313 (其可包含或連接至經組態以感測用於激發雷射1-110中之增益介質1-105之泵波長λ p之光電二極體2-116)產生。因此，對鎖模雷射1-110及經倍頻輸出功率之反饋控制可藉由感測雷射操作及輸出參數且經由校正或改良鎖模雷射模組1-108之操作之致動器電路5-351、5-352施加信號而實施。將瞭解，某些實施例可包含額外感測器電路及/或用於控制緊密的鎖模雷射模組1-108上之相同及/或額外組件之額外致動器控制電路。 所闡述技術之實施例包含以下組態及方法。 (1)一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔；及增益介質，其位於該雷射腔中且在該鎖模雷射產生光學脈衝時展現介於1屈光度與15屈光度之間的正熱透鏡化值。 (2)如組態(1)之鎖模雷射模組，其進一步包括經配置以用泵束激發該增益介質之雷射二極體，其中在該增益介質中對該泵束之吸收導致熱透鏡化。 (3)如組態(1)或(2)之鎖模雷射模組，其中該增益介質包括安置在座架中且不具有主動冷卻之固態晶體。 (4)如組態(2)或(3)之鎖模雷射模組，其中該鎖模雷射針對由於該泵束之光學功率之改變而在自8屈光度至12屈光度之範圍內變化之熱透鏡化值在不對該雷射腔進行機械調整之情況下穩定地產生光學脈衝。 (5)如組態(1)至(4)中任一項之鎖模雷射模組，其中該鎖模雷射針對由於該泵束之光學功率之改變而在自1屈光度至15屈光度之範圍內變化之熱透鏡化值穩定地產生光學脈衝。 (6)如組態(5)之鎖模雷射模組，其中該泵束之該光學功率之該等改變介於2瓦與10瓦之間且來自該鎖模雷射模組之平均輸出光學功率介於350毫瓦與3.5瓦之間。 (7)如組態(1)至(6)中任一項之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 MHz之間且該基底底盤之最大邊緣長度不大於350 mm。 (8)如組態(1)至(7)中任一項之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 MHz之間，並且其中該模組具有最大邊緣長度量測為不大於350 mm且厚度量測為不大於40 mm之板條形式，且該模組之重量不多於2千克。 (9)如組態(1)至(8)中任一項之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 Mhz之間且其中由該鎖模雷射模組佔據之最大體積不大於0.1立方英尺。 (10)如組態(1)至(9)中任一項之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之半高全寬脈衝寬度介於9皮秒與38皮秒之間。 (11)如組態(1)至(10)中任一項之鎖模雷射模組，其中該增益晶體包括釩酸釹(Nd 3+:YVO 4)。 (12)如組態(1)至(11)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括跨越該底盤對角地延伸之增加該底盤之抗扭勁度之對角肋，其中該雷射腔之腔內光束穿過該對角肋中之多個開口。 (13)如組態(1)至(12)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括安裝在該雷射腔之端處之板上之可飽和吸收鏡，其中該板經組態而以僅兩個自由度來調整，該兩個自由度不包含相對於該雷射腔之入射於該可飽和吸收鏡上之腔內光束之光學軸線進行之角度調整。 (14)如組態(13)之鎖模雷射模組，其中該板包括具有金屬塗層之印刷電路板或該板包括金屬板。 (15)如組態(13)或(14)之鎖模雷射模組，其中該腔內光束在該增益介質內之第一光束腰寬介於100微米與150微米之間且該腔內光束在該可飽和吸收器處之第二光束腰寬介於75微米與125微米之間。 (16)如組態(13)至(15)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括：第一聚焦光學器件，其位於該雷射腔內；及雷射窗或光學平板，其位於該雷射腔內，其中該第一聚焦光學器件及該雷射窗或光學平板經配置以藉由使該雷射窗或光學平板旋轉而調整該腔內光束在該可飽和吸收鏡上之入射角。 (17)如組態(13)至(16)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括位於該雷射腔內在該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的腔長度延長區域，其中該腔長度延長區域使該腔內光束摺疊至少四次。 (18)如組態(17)之鎖模雷射模組，其中該腔長度延長區域包括：第一反射器；及第二聚焦反射器，其位於該可飽和吸收鏡與該增益介質之間，其中該第一反射器及該第二聚焦反射器使該腔內光束在連續反射時摺疊三次。 (19)如組態(17)或(18)之鎖模雷射模組，其中該腔長度延長區域包括使該腔內光束摺疊多次之第一反射器。 (20)如組態(1)至(15)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括：輸出耦合器，其位於該雷射腔之第一端處；可飽和吸收鏡，其位於該雷射腔之第二端處；第一聚焦光學器件，其位於該雷射腔內在該增益介質與該可飽和吸收鏡之間；及第二聚焦光學器件，其位於該雷射腔內在該第一聚焦光學器件與該可飽和吸收鏡之間。 (21)如組態(20)之鎖模雷射模組，其中該第一聚焦光學器件與該第二聚焦光學器件之間的腔內光束基本上經準直。 (22)如組態(20)或(21)之鎖模雷射模組，其中該第一聚焦光學器件之焦距介於240 mm與260 mm之間且該第二聚焦光學器件之焦距介於240 mm與260 mm之間。 (23)如組態(20)至(22)中任一項之鎖模雷射模組，其中該輸出耦合器被定位成與該第一聚焦光學器件之距離介於280 mm與300 mm之間且該增益介質被定位成與該輸出耦合器之距離介於4 mm與8 mm之間。 (24)如組態(1)至(23)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括位於該雷射腔內之僅一個鏡，以在該鎖模雷射操作時提供對該一個鏡之角度調整。 (25)如組態(1)至(24)中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括安裝在該底盤上且經配置以使來自該雷射腔之輸出光束之頻率加倍之倍頻晶體。 (26)一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔；輸出耦合器，其安裝在該雷射腔之第一端處之第一座架上，其中該第一座架不提供相對於入射於該輸出耦合器上之腔內光束之光學軸線對該輸出耦合器之角度調整；可飽和吸收鏡，其安裝在該雷射腔之第二端處之第二座架上，其中該第二座架不提供相對於入射於該可飽和吸收鏡上之該腔內光束之該光學軸線對該可飽和吸收鏡之角度調整；及增益介質，其位於該鎖模雷射與該輸出耦合器之間。 組態(26)可包含來自組態(2)至(25)中任一項之一或多個態樣及特徵。 (27)一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；輸出耦合器及第一聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上；可飽和吸收鏡及第二聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上，其中該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡包括用於鎖模雷射之雷射腔之端鏡；增益介質，其沿著腔內光束之光學軸線位於該雷射腔內；及腔長度延長區域，其包括位於該輸出耦合器與該可飽和吸收鏡之間的兩個反射器，其中該兩個反射器將該腔內光束摺疊多於兩次。 組態(27)可包含來自組態(2)至(25)中任一項之一或多個態樣及特徵。 (28)一種鎖模雷射模組，其包括：基底底盤；鎖模雷射，其具有經組態而以介於50 MHz與200 MHz之間的脈衝重複速率操作之第一雷射腔，其中該鎖模雷射組裝在該基底底盤上；該第一雷射腔之第一端鏡，其位於該第一雷射腔之第一端處；該第一雷射腔之第二端鏡，其位於該第一雷射腔之第二端處；及增益介質，其位於該第一雷射腔內，其中該增益介質經組態以在以該第一雷射腔之操作功率經泵激時展現熱透鏡化，其中該熱透鏡化支援在形成於該第一雷射腔內之第二雷射腔中發出雷射，該第二雷射腔小於該第一雷射腔之長度之二分之一且包含該第一端鏡及在該第一雷射腔中安裝在該基底底盤上之第三端鏡。 組態(28)可包含來自組態(2)至(25)中任一項之一或多個態樣及特徵。 (29)一種操作鎖模雷射之方法，該方法包括如下動作：用光學泵束泵激雷射腔之增益介質，使得該增益介質展現屈光度值範圍介於8屈光度與12屈光度之間的熱透鏡化；使腔內光束自在該雷射腔之第一端處之輸出耦合器及在該雷射腔之第二端處之可飽和吸收鏡反射；及在該屈光度值範圍內產生穩定光學脈衝之輸出。 (30)如(29)之方法，其進一步包括泵激該雷射腔之該增益介質，使得該增益介質展現屈光度值範圍介於1屈光度與15屈光度之間的熱透鏡化。 (31)如(29)或(30)之方法，其進一步包括藉由調諧該光學泵束之波長而調整該熱透鏡化之量。 (32)如(29)至(31)中任一項之方法，其進一步包括使該腔內光束自位於該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的第一聚焦反射器及第二聚焦反射器反射。 (33)如(32)之方法，其進一步包括在不相對於支撐該增益介質、該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡之底盤調整該可飽和吸收鏡之定向角度之情況下調整該腔內光束在該可飽和吸收鏡上之入射角。 (34)如(29)至(33)中任一項之方法，其進一步包括使該腔內光束自位於該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的複數個鏡反射以延長該雷射腔之長度。 (35)如(34)之方法，其進一步包括使該腔內光束在緊連反射時在該複數個鏡中之兩個鏡之間反射多於兩次。 (36)如(34)或(35)之方法，其進一步包括將孔隙應用於該腔內光束以抑制更高階模式。 (37)如(29)至(36)中任一項之方法，其中該等光學脈衝具有介於50 MHz與200 MHz之間的脈衝重複速率，且上面安裝有該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡之底盤具有不大於350 mm之最大邊緣尺寸。 (38)如(29)至(37)中任一項之方法，其中泵激該增益介質包括將介於2瓦與10瓦之間的光學功率提供至該增益介質且來自該鎖模雷射模組之平均輸出功率介於350毫瓦與3.5瓦之間。 (39)如(29)至(38)中任一項之方法，其中該等光學脈衝之半高全寬脈衝寬度介於9皮秒與38皮秒之間。 Ⅳ . 總結在如此闡述鎖模雷射之數個實施例之數個態樣之後，應瞭解，熟習此項技術者將容易想出各種變更、修改及改良。此類變更、修改及改良意欲係本發明之一部分且意欲在本發明之精神及範疇內。儘管結合各個實施例及實例闡述本發明教示，但並非意欲將本發明教示限於此類實施例或實例。相反，本發明教示囊括各種替代方案、修改及等效形式，如所屬領域的技術人員將瞭解。 舉例而言，實施例可經修改以在雷射腔中包含比上文所闡述的多或少之光學組件。此外，雷射腔組態可不同於所展示之彼等雷射腔組態，其中某些雷射腔在光學路徑中具有更多或更少轉彎或摺疊。 雖然已闡述並圖解說明了各種發明性實施例，但熟習此項技術者將容易地想像用於執行所闡述之功能及/或獲得所闡述之結果及/或優點中之一或多者之各種其他構件及/或結構，且此等變化及/或修改中之每一者皆被認為係在所闡述之發明性實施例之範疇內。更一般而言，熟習此項技術者將易於瞭解，所闡述之所有參數、尺寸、材料及組態意欲係實例且實際參數、尺寸、材料及/或組態將取決於使用發明性教示之一或若干具體應用。熟習此項技術者將認識到或僅使用常規實驗即能夠斷定所闡述之具體發明性實施例之諸多等效內容。因此，應理解，前述實施例僅係以實例方式呈現且在隨附申請專利範圍及其等效內容之範疇內，可不同於所具體闡述及主張來實施發明性實施例。本發明之發明性實施例可針對於所闡述之每一個別特徵、系統、系統升級及/或方法。另外，若此等特徵、系統、系統升級及/或方法不相互矛盾，則兩個或兩個以上此等特徵、系統及/或方法之任何組合包含在本發明之發明範疇內。 進一步地，儘管可指示本發明之某些優點，但應瞭解，並非本發明之每一實施例將包含每一所闡述優點。某些實施例可不實施經闡述為有利之任何特徵。因此，前述說明及圖式係僅藉由實例之方式。 本申請案中所引用之所有文獻及類似材料(包含但不限於專利、專利申請案、文章、書籍、論文及網頁，不管此等文獻及類似材料之格式如何)以其全文引用方式明確地併入。在所併入文獻及類似材料中之一或多者不同於此申請案(包含但不限於所定義術語、術語使用、所闡述技術或類似者)或與此申請案矛盾之情況下，以此申請案為準。 所使用之章節標題僅出於組織目的，且不應解釋為限制以任何方式闡述之標的物。 而且，所闡述之技術可體現為方法，已提供該方法之至少一項實例。作為方法之一部分實施之行動可以任一適合方式排序。因此，實施例可經構建，其中以不同於所圖解說明之次序執行行動，其可包含同時執行某些行動，即使在說明性實施例中經展示為依序行動。 如所定義及使用之所有定義應理解為控制在辭典定義、以引用方式併入之文檔中之定義及/或所定義術語之普遍意義以內。 數值及範圍可在說明書及申請專利範圍中經闡述為大致或精確值或範圍。舉例而言，在某些情形中，術語「大約」、「大致」及「實質上」可參考值而使用。此等參考意欲囊括所參考值以及該值之正負合理變化。舉例而言，片語「介於大約10與大約20之間」意欲在某些實施例中意指「介於精確地10與精確地20之間」而且在某些實施例中意指「介於10 ± δ1與20 ± δ2之間」。值之變化量δ1、δ2可在某些實施例中小於值之5%、在某些實施例中小於值之10%且在某些實施例中又小於值之20%。在其中給出大範圍之值( 例如，包含兩個或兩個以上數量級之範圍)之實施例中，值之變化量δ1、δ2可高達50%。舉例而言，若可操作範圍自2延伸至200，則「大致80」可囊括介於40與120之間的值且該範圍可係與介於1與300之間一樣大。當僅預期精確值時，使用術語「精確地」， 例如，「介於精確地2與精確地200之間」。 術語「毗鄰」可係指彼此緊密接近地配置之兩個元件(例如，在小於兩個元件中之較大元件之橫向或垂直尺寸之大約五分之一之距離內)。在某些情形中，毗鄰元件之間可存在介入結構或層。在某些情形中，毗鄰元件可在不具有介入結構或元件之情況下緊接地彼此毗鄰。 除非明確指示相反情形，否則如在說明書中及在申請專利範圍中所使用之不定冠詞「一(a及an)」應理解為意指「至少一個」。 如在說明書中及在申請專利範圍中所使用之片語「及/或」應理解為意指如此結合之元件中之「任一者或兩者」，即，在一些情形中以結合方式存在且在其他情形下以分離方式存在之元件。以「及/或」列示之多個元件應以相同方式來理解，即，如此結合之元件中之「一或多者」。可視情況存在除由「及/或」從句特定識別之元件以外的其他元件，無論與特定識別之彼等元件相關還是不相關。因此，作為非限制性實例，當結合諸如「包括」之開放式語言使用時，對「A及/或B」之提及在一個實施例中可係指僅A (視情況包含除B以外之元件)；在另一實施例中，係指僅B (視情況包含除A以外之元件)；在再一實施例中，係指A及B兩者(視情況包含其他元件)；等等。 如在說明書中及在申請專利範圍中所使用，「或」應理解為具有與如上文所定義之「及/或」相同之含義。舉例而言，在分離清單中之物項時，「或」或者「及/或」應解釋為係包含性的，亦即，包含若干元件或元件清單中之至少一者(但亦包含一個以上)及視情況包含額外未列出物項。術語「僅(only)」明確指示相反情形，諸如「其中之僅一者」或「其中之恰好一者」或「由……組成」在申請專利範圍中使用將係指包含若干元件或元件清單中之恰好一個元件。一般而言，如所使用之術語「或」在前面有排他性術語(諸如「任一者」、「其中之一者」、「其中之僅一者」或「其中之恰好一者」)時應僅將其解釋為指示排他性替代項(亦即，「一者或另一者而非兩者」)。當在申請專利範圍中使用時，「基本上由……組成」應具有如其用於專利法律領域中之普通含義。 如在說明書中及在申請專利範圍中所使用，參考一或多個要素之清單之片語「至少一」應理解為意指選自要素清單中之任一或多個要素之至少一個要素，但未必包含要素清單內特定列出之各自及每一要素中之至少一者，且不排除要素清單中要素之任何組合。此定義亦允許可視情況存在除片語「至少一」所指之要素清單內特定識別之要素之外之要素，無論與特定識別之彼等要素相關還是不相關。因此，作為非限制性實例，在一個實施例中，「A及B中之至少一者」(或等效地，「A或B中之至少一者」，或等效地，「A及/或B中之至少一者」)可係指至少一個(視情況包含一個以上) A，而不存在B (且視情況包含除B以外之元件)；在另一實施例中，係指至少一個(視情況包括一個以上) B，而不存在A (且視情況包含除A以外之元件)；在又一實施例中，係指至少一個(視情況包含一個以上) A及至少一個(視情況包含一個以上) B (且視情況包含其他元件)；等等。 在申請專利範圍中以及在上文說明書中，所有過渡性片語(諸如「包括」、「包含」、「攜載」、「具有」、「含有」、「涉及」、「固持」、「由……構成」及諸如此類)應理解為係開放式，亦即，意指包括但不限於。僅過渡性片語「由……組成」及「基本上由……組成」應分別係封閉式或半封閉式過渡性片語。 不應將申請專利範圍解讀為限制於所闡述之次序或元件，除非陳述彼效應。應理解，熟習此項技術者可在不背離隨附申請專利範圍之精神及範疇之情況下做出形式及細節之各種改變。主張在隨附申請專利範圍及其等效內容之精神及範疇內之所有實施例。
1-100:可攜式分析儀器/分析儀器/儀器 1-102:框架 1-105:增益介質/釩酸釹增益介質 1-108:鎖模雷射模組/緊密的鎖模雷射模組/雷射模組/模組/緊密的雷射模組 1-110:鎖模雷射/雷射/脈衝光學源/脈衝源 1-111:端鏡/腔端鏡/輸出耦合器 1-115:光學系統 1-119:腔端鏡/雷射腔端鏡/端鏡/可飽和吸收鏡 1-120:腔內脈衝/光學脈衝 1-122:輸出光學脈衝/光學脈衝/輸出脈衝 1-125:光學軸線 1-130:電子電路板/印刷電路板 1-140:生物光電子晶片/晶片 1-142:脈衝到達信號 1-150:光束操縱模組/光束整形及操縱模組 1-160:分析系統 1-305:半導體基板 1-310:光柵耦合器 1-312:光學波導/波導 1-315:漸縮部分/波導 1-317:第二光柵耦合器 1-320:象限偵測器 1-322:光偵測器/時間方格化光偵測器 1-323:整合式裝置 1-324:整合式光電二極體 1-330:反應室 1-340:桶形件 1-350:金屬塗層/多層塗層 1-410:周圍介質 1-420:漸消光學場 1-510:目標核酸 1-512:生長DNA鏈/DNA鏈 1-520:聚合酶 1-530:單層或多層光學濾波器/光學濾波器 1-540:金屬化層 1-610:核苷酸或核苷酸類似物 1-620:連接體 1-630:螢光團 1-900:時間方格化光偵測器/光偵測器 1-902:光子吸收/載波產生區域 1-906:載波行進區域 1-907:載波輸送通道 1-908a:載波儲存方格/第一方格/儲存方格 1-908b:載波儲存方格/第二儲存方格/儲存方格 1-908c:載波儲存方格/第三方格/儲存方格 1-910:讀出通道 1-920:電極 1-922:電極 1-932:電極 1-934:電極 1-936:電極 1-940:電極 2-102:腔 2-103:安裝特徵 2-105:經成型基底底盤/基底底盤/單件式基底底盤/底板 2-107:肋/對角肋 2-110:安裝特徵 2-111:光學軸線 2-115:鏡/摺疊鏡/雷射腔摺疊鏡/轉向鏡 2-116:電組件/光偵測器/泵功率感測器/光電二極體 2-117:鏡/曲面鏡/第一曲面鏡 2-118:空間模式濾波器/模式濾波器/腔內空間模式濾波器 2-119:不可調整座架/可飽和吸收鏡座架 2-120:鏡 2-121:鏡 2-122:鏡 2-123:鏡/摺疊鏡 2-124:鏡/腔內鏡 2-125:鏡 2-127:第二曲面鏡/曲面鏡/鏡 2-128:腔內光學元件/經抗反射塗佈之雷射窗或光學平板/雷射窗/腔內雷射窗 2-140:泵模組/泵二極體模組 2-142:耦合透鏡 2-145:通孔 2-154:電組件/雷射輸出光偵測器/感測器/第一感測器/光電二極體 2-160:倍頻元件/半波板 2-162:致動器/第一致動器/第二致動器 2-164:倍頻元件/透鏡/機械連桿 2-170:倍頻元件/倍頻晶體 2-180:轉向鏡 2-182:電組件/經加倍輸出光偵測器/感測器/光電二極體 2-190:電組件/印刷電路板 3-100:導熱座架/座架/安裝結構 3-101:導熱座架/座架/腔內雷射光束/輸入光束/腔內光束 3-115:內部面 3-116:內部表面 3-120:第一部分 3-121:第一部分 3-122:第二部分 3-123:第二部分 3-130:溝渠/開口 3-131:凹部/過大凹部 3-140:通孔 3-210:整合式光學座架 3-220:軸向溝渠 3-230:共面表面 3-240:斜坡表面/傾斜表面 3-250:光學組件/光學器件 3-260:O形環 3-305:基板 3-312:多層半導體結構/半導體結構 3-330:高反射器 3-400:不可調整座架 3-410:對準壁 3-420:突出部 3-424:斜坡表面 3-430:螺紋孔 3-510:光學延遲元件/實心塊延遲元件 3-512:光學延遲元件/延遲元件/實心塊延遲元件 3-514:光學延遲元件 3-516:光學延遲元件/延遲元件/實心塊延遲元件 3-520:第一直角稜鏡/第一稜鏡 3-522:第二直角稜鏡/第二稜鏡 3-530:垂直邊緣面 3-532:進入埠/未經塗佈或經抗反射塗佈表面 3-534:離開埠/表面/反射表面 3-605:底板主體/底板 3-610:部分地經熱隔離平台/平台/部分地經隔離平台/第一平台 3-612:熱耗散鰭形件 3-620:支撐橋/橋 3-630:貫穿溝渠/溝渠 4-110:閉合殼體/泵模組殼體/殼體/泵-殼體模組 4-120:可調整頭部/可調整泵頭部/泵頭部/頭部 4-124:熱耗散鰭形件 4-130:雷射二極體/二極體 4-135:泵束 4-142:快軸準直器/快軸準直器透鏡 4-144:準直透鏡 4-146:二向分光鏡/鏡 4-152:螺絲/托腳支柱 4-154:螺絲/調整螺絲 4-154a:螺絲/調整螺絲 4-154b:螺絲/調整螺絲 4-155:球形接觸特徵 4-157:球形接觸特徵 4-158:反作用力螺絲 4-160:熱電冷卻器 4-170:印刷電路板 5-120:定時器 5-200:時脈產生電路 5-210:高速光電二極體/光電二極體 5-220:類比放大器/類比增益放大器 5-230:類比過濾電路 5-232:類比信號 5-240:自動增益控制放大器 5-242:輸出信號 5-250:比較器 5-260:電子或機電振盪器 5-270:邏輯電路 5-280:相鎖迴路電路 5-282:相位調整電路 5-284:相位調整電路 5-290:場可程式化閘陣列 5-311:基諧感測器電路 5-312:經倍頻感測器電路 5-313:二極體泵感測器電路 5-320:系統板 5-300:泵模組控制電路 5-332:電流源 5-341:溫度感測電路 5-343:溫度控制電路 5-350:時脈產生與雷射感測電路 5-351:致動器控制電路/第一致動器控制電路/致動器電路 5-352:致動器控制電路/第二致動器控制電路/致動器電路 A:曲線/螢光發射機率曲線 B:曲線/螢光發射機率曲線 C:電容器 CLK1:時脈信號 CLK2:時脈信號 CLK3:時脈信號 d 1:距離 D:距離/間隔 f sync:所產生時脈信號之頻率 L:長度 M 1:鏡/平面鏡 M 2:鏡/平面鏡 P Ao :初始發射機率 P A(t) :機率 p B(t): 發射機率 R 1:固定值電阻器 R 2 :固定值電阻器 t 1 :時間 t e: 時間 t e1 :時間 t e2 :時間 t e3 :時間 t f1 :時間 t f2 :時間 V ref:參考電位 w:光束腰寬 +V:偏壓電位 τ 1:螢光壽命/發射壽命/壽命 τ 2:螢光壽命/發射壽命/壽命 θ i: 入射角 ϕ i: 入射角
熟習此項技術者將理解，本文中所闡述之各圖僅出於圖解說明目的。應理解，在某些例項中，本發明之各種態樣可經展示為誇大的或放大的以促進對本發明之理解。在圖式中，相似元件符號貫穿各圖一般係指相似特徵、功能上類似及/或結構上類似之元件。圖式未必係按比例的，而是重點放在圖解說明教示之原理上。圖式並非意欲以任何方式限制本發明教示之範疇。 圖1-1A係根據某些實施例之包含緊密的鎖模雷射模組之分析儀器之方塊圖繪示。 圖1-1B繪示根據某些實施例之併入至分析儀器中之緊密鎖模雷射。 圖1-2繪示根據某些實施例之光學脈衝串。 圖1-3繪示根據某些實施例之可由脈衝雷射經由一或多個波導及針對每一室之對應偵測器光學激發之並行反應室之實例。 圖1-4圖解說明根據某些實施例之自波導對反應室進行光學激發。 圖1-5繪示根據某些實施例之整合式反應室、光學波導及時間方格化光偵測器之進一步細節。 圖1-6繪示根據某些實施例之可在反應室內發生之生物反應之實例。 圖1-7繪示具有不同衰變特性之兩個不同螢光團之發射機率曲線。 圖1-8繪示根據某些實施例之螢光發射之時間方格化偵測。 圖1-9繪示根據某些實施例之時間方格化光偵測器。 圖1-10A繪示根據某些實施例之脈衝激發及對來自樣本之螢光發射之經時間方格化偵測。 圖1-10B繪示根據某些實施例之在樣本之重複脈衝激發之後在各種時間方格中之所累積螢光光子計數之直方圖。 圖1-11A至1-11D繪示根據某些實施例之可對應於四個核苷酸(T、A、C、G)或核苷酸類似物之不同直方圖。 圖2-1繪示根據某些實施例之緊密的鎖模雷射模組。 圖3-1A圖解說明根據某些實施例之用於增益介質之座架或可在緊密鎖模雷射中使用之其他高功率光學組件。 圖3-1B圖解說明根據某些實施例之用於增益介質之座架或可在緊密鎖模雷射中使用之其他高功率光學組件。 圖3-2A繪示根據某些實施例之整合式光學座架。 圖3-2B繪示根據某些實施例之安裝在整合式光學座架中之光學器件。 圖3-3繪示根據某些實施方案之可飽和吸收鏡及座架。 圖3-4繪示根據某些實施例之整合式光學座架。 圖3-5A至圖3-5D繪示根據某些實施方案之可作為雷射腔之一部分併入之光學路徑長度延伸器之各種實施例。 圖3-6A在平面圖中繪示根據某些實施例之用於安裝增益介質之平台或可在緊密鎖模雷射中使用之其他高功率光學系統。 圖3-6B及圖3-6C繪示根據某些實施例之在圖3-6A中所圖解說明之平台之立視圖。 圖4-1繪示根據某些實施例之二極體-雷射泵模組。 圖4-2A繪示實例性可調整運動安裝總成之立視圖； 圖4-2B繪示實例性可調整運動安裝總成之平面圖； 圖5-1繪示根據某些實施例之用於將儀器電子器件同步至光學脈衝之定時之系統。 圖5-2繪示根據某些實施例之併入脈衝光學源之分析儀器之時脈產生電路。 圖5-3繪示根據某些實施例之系統電路。 依據在結合圖式進行時下文所陳述之詳細說明將更明瞭本發明之特徵及優點。當參考圖式闡述實施例時，可使用方向性參考(「上面」、「下面」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」、「水平」、「垂直」 等)。此等參考僅意欲作為對讀者在法向定向上觀看圖式之輔助。此等方向性參考不意欲闡述所體現裝置之特徵之較佳或僅有定向。可使用其他定向來體現裝置。
1-105:增益介質/釩酸釹增益介質
1-108:鎖模雷射模組/緊密的鎖模雷射模組/雷射模組/模組/緊密的雷射模組
1-110:鎖模雷射/雷射/脈衝光學源/脈衝源
1-111:端鏡/腔端鏡/輸出耦合器
1-119:腔端鏡/雷射腔端鏡/端鏡/可飽和吸收鏡
1-120:腔內脈衝/光學脈衝
2-102:腔
2-103:安裝特徵
2-105:經成型基底底盤/基底底盤/單件式基底底盤/底板
2-107:肋/對角肋
2-110:安裝特徵
2-111:光學軸線
2-115:鏡/摺疊鏡/雷射腔摺疊鏡/轉向鏡
2-116:電組件/光偵測器/泵功率感測器/光電二極體
2-117:鏡/曲面鏡/第一曲面鏡
2-118:空間模式濾波器/模式濾波器/腔內空間模式濾波器
2-119:不可調整座架/可飽和吸收鏡座架
2-120:鏡
2-121:鏡
2-122:鏡
2-123:鏡/摺疊鏡
2-124:鏡/腔內鏡
2-125:鏡
2-127:第二曲面鏡/曲面鏡/鏡
2-128:腔內光學元件/經抗反射塗佈之雷射窗或光學平板/雷射窗/腔內雷射窗
2-140:泵模組/泵二極體模組
2-142:耦合透鏡
2-145:通孔
2-154:電組件/雷射輸出光偵測器/感測器/第一感測器/光電二極體
2-160:倍頻元件/半波板
2-162:致動器/第一致動器/第二致動器
2-164:倍頻元件/透鏡/機械連桿
2-170:倍頻元件/倍頻晶體
2-180:轉向鏡
2-182:電組件/經加倍輸出光偵測器/感測器/光電二極體
2-190:電組件/印刷電路板
L:長度

Claims (39)

  1. 一種鎖模雷射模組，其包括： 基底底盤； 鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔；及 增益介質，其位於該雷射腔中且在該鎖模雷射產生光學脈衝時展現介於1屈光度與15屈光度之間的正熱透鏡化值。
  2. 如請求項1之鎖模雷射模組，其進一步包括經配置以用泵束激發該增益介質之雷射二極體，其中在該增益介質中對該泵束之吸收導致熱透鏡化。
  3. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該增益介質包括安置在座架中且不具有主動冷卻之固態晶體。
  4. 如請求項2之鎖模雷射模組，其中該鎖模雷射針對由於該泵束之光學功率之改變而在自8屈光度至12屈光度之範圍內變化之熱透鏡化值在不對該雷射腔進行機械調整之情況下穩定地產生光學脈衝。
  5. 如請求項2之鎖模雷射模組，其中該鎖模雷射針對由於該泵束之光學功率之改變而在自1屈光度至15屈光度之範圍內變化之熱透鏡化值穩定地產生光學脈衝。
  6. 如請求項5之鎖模雷射模組，其中該泵束之該光學功率之該等改變介於2瓦與10瓦之間，且來自該鎖模雷射模組之平均輸出光學功率介於350毫瓦與3.5瓦之間。
  7. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 MHz之間，且該基底底盤之最大邊緣長度不大於350 mm。
  8. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 MHz之間，並且其中該模組具有最大邊緣長度量測為不大於350 mm且厚度量測為不大於40 mm之板條形式，且該模組之重量不多於2千克。
  9. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之脈衝重複速率介於50 MHz與200 Mhz之間，且其中由該鎖模雷射模組佔據之最大體積不大於0.1立方英尺。
  10. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該等光學脈衝之半高全寬脈衝寬度介於9皮秒與38皮秒之間。
  11. 如請求項1之鎖模雷射模組，其中該增益晶體包括釩酸釹(Nd 3+:YVO 4)。
  12. 如請求項1之鎖模雷射模組，其進一步包括跨越該底盤對角地延伸之增加該底盤之抗扭勁度之對角肋，其中該雷射腔之腔內光束穿過該對角肋中之多個開口。
  13. 如請求項1至‎12中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括安裝在該雷射腔之端處之板上之可飽和吸收鏡，其中該板經組態而以僅兩個自由度來調整，該兩個自由度不包含相對於該雷射腔之入射於該可飽和吸收鏡上之腔內光束之光學軸線進行之角度調整。
  14. 如請求項‎13之鎖模雷射模組，其中該板包括具有金屬塗層之印刷電路板，或該板包括金屬板。
  15. 如請求項‎13之鎖模雷射模組，其中該腔內光束在該增益介質內之第一光束腰寬介於100微米與150微米之間，且該腔內光束在該可飽和吸收器處之第二光束腰寬介於75微米與125微米之間。
  16. 如請求項‎13之鎖模雷射模組，其進一步包括： 第一聚焦光學器件，其位於該雷射腔內；及 雷射窗或光學平板，其位於該雷射腔內，其中該第一聚焦光學器件及該雷射窗或光學平板經配置以藉由使該雷射窗或光學平板旋轉而調整該腔內光束在該可飽和吸收鏡上之入射角。
  17. 如請求項13之鎖模雷射模組，其進一步包括位於該雷射腔內在該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的腔長度延長區域，其中該腔長度延長區域使該腔內光束摺疊至少四次。
  18. 如請求項17之鎖模雷射模組，其中該腔長度延長區域包括： 第一反射器；及 第二聚焦反射器，其位於該可飽和吸收鏡與該增益介質之間，其中該第一反射器及該第二聚焦反射器使該腔內光束在連續反射時摺疊三次。
  19. 如請求項17之鎖模雷射模組，其中該腔長度延長區域包括使該腔內光束摺疊多次之第一反射器。
  20. 如請求項1至‎15中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括： 輸出耦合器，其位於該雷射腔之第一端處； 可飽和吸收鏡，其位於該雷射腔之第二端處； 第一聚焦光學器件，其位於該雷射腔內在該增益介質與該可飽和吸收鏡之間；及 第二聚焦光學器件，其位於該雷射腔內在該第一聚焦光學器件與該可飽和吸收鏡之間。
  21. 如請求項‎20之鎖模雷射模組，其中該第一聚焦光學器件與該第二聚焦光學器件之間的腔內光束基本上經準直。
  22. 如請求項20之鎖模雷射模組，其中該第一聚焦光學器件之焦距介於240 mm與260 mm之間，且該第二聚焦光學器件之焦距介於240 mm與260 mm之間。
  23. 如請求項22之鎖模雷射模組，其中該輸出耦合器被定位成與該第一聚焦光學器件之距離介於280 mm與300 mm之間，且該增益介質被定位成與該輸出耦合器之距離介於4 mm與8 mm之間。
  24. 如請求項1至‎23中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括位於該雷射腔內之僅一個鏡，以在該鎖模雷射操作時提供對該一個鏡之角度調整。
  25. 如請求項1至‎24中任一項之鎖模雷射模組，其進一步包括安裝在該底盤上且經配置以使來自該雷射腔之輸出光束之頻率加倍之倍頻晶體。
  26. 一種鎖模雷射模組，其包括： 基底底盤； 鎖模雷射，其具有組裝在該基底底盤上之雷射腔； 輸出耦合器，其安裝在該雷射腔之第一端處之第一座架上，其中該第一座架不提供相對於入射於該輸出耦合器上之腔內光束之光學軸線對該輸出耦合器之角度調整； 可飽和吸收鏡，其安裝在該雷射腔之第二端處之第二座架上，其中該第二座架不提供相對於入射於該可飽和吸收鏡上之該腔內光束之該光學軸線對該可飽和吸收鏡之角度調整；及 增益介質，其位於該鎖模雷射與該輸出耦合器之間。
  27. 一種鎖模雷射模組，其包括： 基底底盤； 輸出耦合器及第一聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上； 可飽和吸收鏡及第二聚焦光學器件，其安裝於該基底底盤上，其中該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡包括用於鎖模雷射之雷射腔之端鏡； 增益介質，其沿著腔內光束之光學軸線位於該雷射腔內；及 腔長度延長區域，其包括位於該輸出耦合器與該可飽和吸收鏡之間的兩個反射器，其中該兩個反射器將該腔內光束摺疊多於兩次。
  28. 一種鎖模雷射模組，其包括： 基底底盤； 鎖模雷射，其具有經組態而以介於50 MHz與200 MHz之間的脈衝重複速率操作之第一雷射腔，其中該鎖模雷射組裝在該基底底盤上； 該第一雷射腔之第一端鏡，其位於該第一雷射腔之第一端處； 該第一雷射腔之第二端鏡，其位於該第一雷射腔之第二端處；及 增益介質，其位於該第一雷射腔內，其中該增益介質經組態以在以該第一雷射腔之操作功率經泵激時展現熱透鏡化，其中該熱透鏡化支援在形成於該第一雷射腔內之第二雷射腔中發出雷射，該第二雷射腔小於該第一雷射腔之長度之二分之一且包含該第一端鏡及在該第一雷射腔中安裝在該基底底盤上之第三端鏡。
  29. 一種操作鎖模雷射之方法，該方法包括： 用光學泵束泵激雷射腔之增益介質，使得該增益介質展現屈光度值範圍介於8屈光度與12屈光度之間的熱透鏡化； 使腔內光束自在該雷射腔之第一端處之輸出耦合器及在該雷射腔之第二端處之可飽和吸收鏡反射；及 在該屈光度值範圍內產生穩定光學脈衝之輸出。
  30. 如請求項29之方法，其進一步包括泵激該雷射腔之該增益介質，使得該增益介質展現屈光度值範圍介於1屈光度與15屈光度之間的熱透鏡化。
  31. 如請求項29之方法，其進一步包括藉由調諧該光學泵束之波長而調整該熱透鏡化之量。
  32. 如請求項29之方法，其進一步包括使該腔內光束自位於該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的第一聚焦反射器及第二聚焦反射器反射。
  33. 如請求項‎32之方法，其進一步包括在不相對於支撐該增益介質、該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡之底盤調整該可飽和吸收鏡之定向角度之情況下調整該腔內光束在該可飽和吸收鏡上之入射角。
  34. 如請求項‎29至33中任一項之方法，其進一步包括使該腔內光束自位於該增益介質與該可飽和吸收鏡之間的複數個鏡反射以延長該雷射腔之長度。
  35. 如請求項‎34之方法，其進一步包括使該腔內光束在緊連反射時在該複數個鏡中之兩個鏡之間反射多於兩次。
  36. 如請求項‎34之方法，其進一步包括將孔隙應用於該腔內光束以抑制更高階模式。
  37. 如請求項‎29至33中任一項之方法，其中該等光學脈衝具有介於50 MHz與200 MHz之間的脈衝重複速率，且上面安裝有該輸出耦合器及該可飽和吸收鏡之底盤具有不大於350 mm之最大邊緣尺寸。
  38. 如請求項‎29至33中任一項之方法，其中泵激該增益介質包括將介於2瓦與10瓦之間的光學功率提供至該增益介質，且來自該鎖模雷射模組之平均輸出功率介於350毫瓦與3.5瓦之間。
  39. 如請求項‎29至33中任一項之方法，其中該等光學脈衝之半高全寬脈衝寬度介於9皮秒與38皮秒之間。
TW110131945A 2016-12-16 2017-12-18 緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法 TW202224296A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662435688P 2016-12-16 2016-12-16
US62/435,688 2016-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202224296A true TW202224296A (zh) 2022-06-16

Family

ID=60972388

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106144460A TWI741105B (zh) 2016-12-16 2017-12-18 緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法
TW110131945A TW202224296A (zh) 2016-12-16 2017-12-18 緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106144460A TWI741105B (zh) 2016-12-16 2017-12-18 緊密的鎖模雷射模組及操作鎖模雷射之方法

Country Status (11)

Country Link
US (5) US10283928B2 (zh)
EP (1) EP3555972A1 (zh)
JP (3) JP6913169B2 (zh)
KR (2) KR20210144919A (zh)
CN (2) CN114400495A (zh)
AU (2) AU2017375481A1 (zh)
BR (1) BR112019012054A2 (zh)
CA (1) CA3047133A1 (zh)
MX (1) MX2019007089A (zh)
TW (2) TWI741105B (zh)
WO (1) WO2018112444A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10246742B2 (en) 2015-05-20 2019-04-02 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US11466316B2 (en) 2015-05-20 2022-10-11 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US10605730B2 (en) 2015-05-20 2020-03-31 Quantum-Si Incorporated Optical sources for fluorescent lifetime analysis
KR20220084181A (ko) 2016-12-16 2022-06-21 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 콤팩트한 빔 셰이핑 및 스티어링 어셈블리
BR112019012054A2 (pt) * 2016-12-16 2020-08-18 Quantum-Si Incorporated módulo de laser em modo travado compacto
TWI632344B (zh) * 2017-04-17 2018-08-11 國立虎尾科技大學 光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置與方法（二）
CN111970960A (zh) * 2018-03-30 2020-11-20 珀金埃尔默健康科学有限公司 使用短波红外(swir)投影层析成像对解剖器官和内含物进行3d重建的系统和方法
MX2020013680A (es) 2018-06-15 2021-03-02 Quantum Si Inc Control y adquisicion de datos para instrumentos analiticos avanzados que tienen fuentes opticas pulsadas.
US11747561B2 (en) 2019-06-14 2023-09-05 Quantum-Si Incorporated Sliced grating coupler with increased beam alignment sensitivity
JP2023510577A (ja) 2020-01-14 2023-03-14 クアンタム－エスアイ インコーポレイテッド 寿命特性評価のための集積センサ
JP2023510578A (ja) 2020-01-14 2023-03-14 クアンタム－エスアイ インコーポレイテッド 寿命およびスペクトル特性評価用センサ
US20210218218A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-15 Quantum-Si Incorporated Amplitude-modulated laser
EP4088101A1 (en) 2020-01-14 2022-11-16 Quantum-si Incorporated Pulsed laser light source for producing excitation light in an integrated system
CN111313212B (zh) * 2020-02-12 2021-08-24 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种高交叠效率直接液冷激光增益装置和激光谐振腔
RU2738096C1 (ru) * 2020-02-19 2020-12-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Компактный твердотельный лазер красного диапазона спектра
WO2021178438A1 (en) 2020-03-02 2021-09-10 Quantum-Si Incorporated Integrated sensor for multi-dimensional signal analysis
KR20220165754A (ko) 2020-04-08 2022-12-15 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 스큐가 감소된 통합 센서
EP4359858A1 (en) * 2021-06-21 2024-05-01 Raytheon BBN Technologies Corp. Photonic integrated circuit (pic) radio frequency oscillator
CN113917465B (zh) * 2021-10-21 2022-07-26 苏州威陌电子信息科技有限公司 一种sar雷达成像方法及系统
US11886177B1 (en) * 2022-08-26 2024-01-30 Arch Systems Inc. System and method for manufacturing system data analysis

Family Cites Families (192)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4034949A (en) 1965-05-12 1977-07-12 Philco Corporation Optical apparatus
GB1521931A (en) 1976-01-31 1978-08-16 Ferranti Ltd Optical apparatus
US4295226A (en) 1980-07-02 1981-10-13 Bell Telephone Laboratories, Incorporated High speed driver for optoelectronic devices
JPS6317581A (ja) 1986-07-10 1988-01-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光素子の駆動回路
US4850686A (en) 1987-02-06 1989-07-25 Asahi Kogaku Kogyo K.K. Apparatus for adjusting light beam direction
US5108179A (en) 1989-08-09 1992-04-28 Myers Stephen A System and method for determining changes in fluorescence of stained nucleic acid in electrophoretically separated bands
EP0472318A3 (en) 1990-08-06 1994-08-10 At & T Corp Led pulse shaping circuit
US5196709A (en) 1991-05-03 1993-03-23 University Of Maryland Systems Fluorometry method and apparatus using a semiconductor laser diode as a light source
US5329210A (en) 1991-11-13 1994-07-12 At&T Bell Laboratories High-speed driver for an LED communication system or the like
JP3018717B2 (ja) 1992-03-03 2000-03-13 松下電器産業株式会社 短波長レーザ光源および短波長レーザ光源の製造方法
JPH05275780A (ja) 1992-03-27 1993-10-22 Topcon Corp パルスレーザドライバの保護回路
JPH05283766A (ja) 1992-03-31 1993-10-29 Toshiba Corp レーザ発振管装置およびその取付け方法
JP2575270B2 (ja) 1992-11-10 1997-01-22 浜松ホトニクス株式会社 核酸の塩基配列決定方法、単一分子検出方法、その装置及び試料の作成方法
IL108497A0 (en) 1993-02-01 1994-05-30 Seq Ltd Methods and apparatus for dna sequencing
US6715685B2 (en) 1993-11-17 2004-04-06 Symbol Technologies, Inc. Optical path design for scanning assembly in compact bar code readers
US5471515A (en) 1994-01-28 1995-11-28 California Institute Of Technology Active pixel sensor with intra-pixel charge transfer
JP3089382B2 (ja) 1994-01-31 2000-09-18 ミヤチテクノス株式会社 レーザ発振装置
US5461637A (en) * 1994-03-16 1995-10-24 Micracor, Inc. High brightness, vertical cavity semiconductor lasers
DE69505370T2 (de) 1994-05-27 1999-04-01 Novartis Ag Verfahren und sensor zum nachweis abklingend angeregter lumineszenz
US5814565A (en) 1995-02-23 1998-09-29 University Of Utah Research Foundation Integrated optic waveguide immunosensor
WO1996036906A1 (de) * 1995-05-19 1996-11-21 Keller Weingarten Ursula Optische komponente zur erzeugung gepulster laserstrahlung
JP2735039B2 (ja) 1995-06-09 1998-04-02 日本電気株式会社 光パルス発生方法および装置
US5854651A (en) 1996-05-31 1998-12-29 Eastman Kodak Company Optically correcting deviations from straightness of laser emitter arrays
JPH103022A (ja) 1996-06-18 1998-01-06 Fuji Photo Film Co Ltd 光学装置の固定機構
DE19702261C2 (de) 1997-01-23 2000-02-03 Grieshaber Vega Kg Mikrowellen-Pulsgenerator
IL131332A (en) 1997-02-12 2003-07-31 Eugene Y Chan Methods and products for analyzing polymers
US6825921B1 (en) 1999-11-10 2004-11-30 Molecular Devices Corporation Multi-mode light detection system
DE19980326T1 (de) 1998-01-21 2000-06-15 Renishaw Plc Strahllenkeinrichtung
US6175670B1 (en) 1998-03-23 2001-01-16 Lucent Technologies, Inc. Planar lightguide circuit having a planar grating
GB9810350D0 (en) 1998-05-14 1998-07-15 Ciba Geigy Ag Organic compounds
US6987786B2 (en) * 1998-07-02 2006-01-17 Gsi Group Corporation Controlling laser polarization
US6787308B2 (en) 1998-07-30 2004-09-07 Solexa Ltd. Arrayed biomolecules and their use in sequencing
US6716394B2 (en) 1998-08-11 2004-04-06 Caliper Technologies Corp. DNA sequencing using multiple fluorescent labels being distinguishable by their decay times
JP2000155052A (ja) 1998-09-14 2000-06-06 Agency Of Ind Science & Technol 光パルス入力型高速ジョセフソンサンプリング測定回路
US6205266B1 (en) 1998-10-06 2001-03-20 Trw Inc. Active alignment photonics assembly
US6185235B1 (en) * 1998-11-24 2001-02-06 Spectra-Physics Lasers, Inc. Lasers with low doped gain medium
US6393035B1 (en) 1999-02-01 2002-05-21 Gigatera Ag High-repetition rate passively mode-locked solid-state laser
EP1681356B1 (en) 1999-05-19 2011-10-19 Cornell Research Foundation, Inc. Method for sequencing nucleic acid molecules
US7056661B2 (en) 1999-05-19 2006-06-06 Cornell Research Foundation, Inc. Method for sequencing nucleic acid molecules
ATE231294T1 (de) * 1999-05-21 2003-02-15 Gigaoptics Gmbh Passiv modengekoppelter femtosekundenlaser
JP2001025102A (ja) 1999-07-01 2001-01-26 Toshiba Corp 電気車制御装置
DE19934638B4 (de) * 1999-07-23 2004-07-08 Jenoptik Ldt Gmbh Modensynchronisierter Festkörperlaser mit mindestens einem konkaven Faltungsspiegel
US6944201B2 (en) * 1999-07-30 2005-09-13 High Q Laser Production Gmbh Compact ultra fast laser
US20010021215A1 (en) * 1999-07-30 2001-09-13 Udo Bunting Compact ultra fast laser
JP3314772B2 (ja) 1999-09-01 2002-08-12 日本電気株式会社 光パルス発生装置及びそれを用いた光クロック抽出装置と光クロック分周装置と光クロック抽出分周装置
US6545759B1 (en) 1999-11-30 2003-04-08 Nile F. Hartman Transverse integrated optic interferometer
US6834064B1 (en) * 1999-12-08 2004-12-21 Time-Bandwidth Products Ag Mode-locked thin-disk laser
US7671295B2 (en) 2000-01-10 2010-03-02 Electro Scientific Industries, Inc. Processing a memory link with a set of at least two laser pulses
JP2001251002A (ja) 2000-03-03 2001-09-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> レーザ装置
DE10017884C2 (de) 2000-04-11 2003-12-24 Toptica Photonics Ag Vorrichtung zur geometrischen Strahlformung eines Lichtstrahlprofils
US7175811B2 (en) 2000-04-28 2007-02-13 Edgelight Biosciences Micro-array evanescent wave fluorescence detection device
US6917726B2 (en) 2001-09-27 2005-07-12 Cornell Research Foundation, Inc. Zero-mode clad waveguides for performing spectroscopy with confined effective observation volumes
AUPQ901400A0 (en) * 2000-07-26 2000-08-17 Macquarie Research Limited A stable solid state raman laser and a method of operating same
JP2004505472A (ja) 2000-07-28 2004-02-19 ダニエル　コプフ 非線形光学系において使用するためのレーザー
FR2813121A1 (fr) 2000-08-21 2002-02-22 Claude Weisbuch Dispositif perfectionne de support d'elements chromophores
JP2002239773A (ja) 2000-12-11 2002-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザー加工装置および半導体レーザー加工方法
US6628850B1 (en) 2001-02-15 2003-09-30 General Photonics Corporation Dynamic wavelength-selective grating modulator
US20050048529A1 (en) 2002-02-20 2005-03-03 Sirna Therapeutics, Inc. RNA interference mediated inhibition of intercellular adhesion molecule (ICAM) gene expression using short interfering nucleic acid (siNA)
JP2002368313A (ja) 2001-06-12 2002-12-20 Aisin Seiki Co Ltd 受動型モードロック・ファイバーレーザー
WO2003012510A1 (en) 2001-07-27 2003-02-13 Gigabit Optics Corporation System and method for optical multiplexing and/or demultiplexing
US6995841B2 (en) 2001-08-28 2006-02-07 Rice University Pulsed-multiline excitation for color-blind fluorescence detection
US20030058904A1 (en) * 2001-09-24 2003-03-27 Gigatera Ag Pulse-generating laser
EP1317035A1 (en) 2001-11-29 2003-06-04 Hitachi Ltd. Optical pulse generator
GB2382648B (en) 2001-12-11 2003-11-12 Amersham Pharm Biotech Uk Ltd System and method for time correlated multi-photon counting measurements
US20030169784A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Sutter Dirk H. Method and device to avoid optical damage of an intracavity optic
US7179654B2 (en) 2002-03-18 2007-02-20 Agilent Technologies, Inc. Biochemical assay with programmable array detection
US6924887B2 (en) 2002-03-27 2005-08-02 Sarnoff Corporation Method and apparatus for generating charge from a light pulse
US7595883B1 (en) 2002-09-16 2009-09-29 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Biological analysis arrangement and approach therefor
JP2003177328A (ja) 2002-09-17 2003-06-27 Olympus Optical Co Ltd 走査型光学顕微鏡
US7330301B2 (en) 2003-05-14 2008-02-12 Imra America, Inc. Inexpensive variable rep-rate source for high-energy, ultrafast lasers
DE10323669A1 (de) 2003-05-14 2004-12-02 Atmel Germany Gmbh Treiberschaltung zum Betreiben eines elektronischen Bauteils
JP2004363419A (ja) 2003-06-06 2004-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パルス光源
US20050063441A1 (en) 2003-09-22 2005-03-24 Brown David C. High density methods for producing diode-pumped micro lasers
JP4398331B2 (ja) 2003-09-25 2010-01-13 パナソニック株式会社 レーザ駆動装置、光ディスク装置、レーザ駆動方法およびレーザ駆動用集積回路
WO2005073407A1 (en) 2003-10-07 2005-08-11 Ut-Battelle, Llc Advanced integrated circuit biochip
AT412829B (de) * 2003-11-13 2005-07-25 Femtolasers Produktions Gmbh Kurzpuls-laservorrichtung
US7184184B2 (en) 2003-12-31 2007-02-27 Reliant Technologies, Inc. High speed, high efficiency optical pattern generator using rotating optical elements
US7968851B2 (en) 2004-01-13 2011-06-28 Spectrum Dynamics Llc Dynamic spect camera
EP1716254B1 (en) 2004-02-19 2010-04-07 Helicos Biosciences Corporation Methods for analyzing polynucleotide sequences
US20060000814A1 (en) 2004-06-30 2006-01-05 Bo Gu Laser-based method and system for processing targeted surface material and article produced thereby
US20060029110A1 (en) 2004-08-03 2006-02-09 Imra America, Inc. Cavity monitoring device for pulse laser
US7170050B2 (en) 2004-09-17 2007-01-30 Pacific Biosciences Of California, Inc. Apparatus and methods for optical analysis of molecules
KR100590565B1 (ko) 2004-10-30 2006-06-19 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조 방법
US7738086B2 (en) 2005-05-09 2010-06-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Active CMOS biosensor chip for fluorescent-based detection
KR100701006B1 (ko) 2005-05-31 2007-03-29 한국전자통신연구원 포물선 도파로형 평행광 렌즈 및 이를 포함한 파장 가변외부 공진 레이저 다이오드
US7646546B1 (en) 2005-06-10 2010-01-12 Cvi Laser, Llc Anamorphic optical system providing a highly polarized laser output
US7426322B2 (en) 2005-07-20 2008-09-16 Searete Llc. Plasmon photocatalysis
US8975216B2 (en) 2006-03-30 2015-03-10 Pacific Biosciences Of California Articles having localized molecules disposed thereon and methods of producing same
US7742510B2 (en) * 2006-04-27 2010-06-22 Spectralus Corporation Compact solid-state laser with nonlinear frequency conversion using periodically poled materials
ES2329206B1 (es) 2006-05-04 2010-08-30 Universitat Illes Balears Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales.
US8130800B2 (en) * 2006-05-17 2012-03-06 Battelle Memorial Institute Mode-locked solid state lasers using diode laser excitation
IE20060447A1 (en) 2006-06-14 2009-04-15 Nat Univ Ireland Solid-state fluorescent analyser
JP2008028379A (ja) 2006-06-22 2008-02-07 Fujifilm Corp モードロックレーザ装置
EP3936857B1 (en) 2006-09-01 2023-06-21 Pacific Biosciences Of California, Inc. Substrates, systems and methods for analyzing materials
US8207509B2 (en) 2006-09-01 2012-06-26 Pacific Biosciences Of California, Inc. Substrates, systems and methods for analyzing materials
FR2908888B1 (fr) 2006-11-21 2012-08-03 Centre Nat Rech Scient Dispositif pour la detection exaltee de l'emission d'une particule cible
US7394841B1 (en) 2007-01-18 2008-07-01 Epicrystals Oy Light emitting device for visual applications
US8885239B2 (en) 2007-02-21 2014-11-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for controlling multiple beam spacing
GB2447254B (en) 2007-03-01 2009-10-14 Toshiba Res Europ Ltd A photon detector
TWI504750B (zh) 2007-08-13 2015-10-21 Netbio Inc 快速多重擴增目標核酸的方法
US7873085B2 (en) 2007-10-23 2011-01-18 Andrei Babushkin Method and device for controlling optical output of laser diode
JP2009122493A (ja) 2007-11-16 2009-06-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アナモルフィックプリズム
WO2009082706A1 (en) 2007-12-21 2009-07-02 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Active cmos sensor array for electrochemical biomolecular detection
US20110165652A1 (en) 2008-01-14 2011-07-07 Life Technologies Corporation Compositions, methods and systems for single molecule sequencing
JP5290737B2 (ja) 2008-02-08 2013-09-18 古河電気工業株式会社 光−マイクロ波発振器及びパルス発生装置
CA2715385A1 (en) 2008-02-12 2009-08-20 Pacific Biosciences Of California, Inc. Compositions and methods for use in analytical reactions
EP2263087B1 (en) 2008-03-13 2017-08-09 Pacific Biosciences of California, Inc. Labeled reactants and their uses
JP5495506B2 (ja) 2008-05-13 2014-05-21 キヤノン株式会社 レーザ装置および光断層画像撮像装置
JP2010028751A (ja) 2008-07-24 2010-02-04 Toshiba Corp コンプリメンタリー光配線装置
AU2009292629B2 (en) 2008-09-16 2014-03-20 Pacific Biosciences Of California, Inc. Substrates and optical systems and methods of use thereof
US9156010B2 (en) 2008-09-23 2015-10-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based assay system
US20110280018A1 (en) 2008-10-09 2011-11-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Beam direction controlling device and light-output device
JP2010103291A (ja) 2008-10-23 2010-05-06 Fujifilm Corp モード同期レーザ装置
EP2182523B1 (en) 2008-10-31 2013-01-09 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA -Recherche et Développement Charge sampling device and method based on a MOS-transmission line
FR2938935B1 (fr) 2008-11-21 2011-05-06 Eolite Systems Dispositif d'allongement de la duree de vie d'un systeme optique non lineaire soumis au rayonnement d'un faisceau laser intense et source optique non lineaire comprenant ce dispositif
CN101414729B (zh) * 2008-11-24 2013-03-27 南京大学 一种自锁模激光器
JP2010204006A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Anritsu Corp 光信号モニタ装置及び該装置のサンプリング周波数調整方法
US20110014612A1 (en) 2009-03-27 2011-01-20 Life Technologies Corporation Polymerase compositions & methods
WO2010117420A2 (en) 2009-03-30 2010-10-14 Pacific Biosciences Of California, Inc. Fret-labeled compounds and uses therefor
CN101562310B (zh) 2009-05-04 2010-09-01 北京国科世纪激光技术有限公司 被动锁模皮秒激光器
CN101572380B (zh) * 2009-06-03 2010-11-17 南京大学 2.12微米锁模激光器
US8664876B2 (en) 2009-06-29 2014-03-04 Tai-Her Yang Lighting device with optical pulsation suppression by polyphase-driven electric energy
US8501406B1 (en) 2009-07-14 2013-08-06 Pacific Biosciences Of California, Inc. Selectively functionalized arrays
DE102009036273B4 (de) 2009-08-05 2014-11-13 Jenoptik Laser Gmbh Laser und Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung
JP2013501962A (ja) 2009-08-14 2013-01-17 アッコレンズ インターナショナル ビー．ヴイ． 収差同時変動補正オプティクス
US8278728B2 (en) 2009-10-17 2012-10-02 Florida Institute Of Technology Array of concentric CMOS photodiodes for detection and de-multiplexing of spatially modulated optical channels
JP5397195B2 (ja) * 2009-12-02 2014-01-22 日立化成株式会社 光半導体素子搭載用基板の製造方法、及び、光半導体装置の製造方法
US9579402B2 (en) 2009-12-04 2017-02-28 Biotium, Inc. Heterocycle-substituted xanthene dyes
US20110236983A1 (en) 2009-12-29 2011-09-29 Joseph Beechem Single molecule detection and sequencing using fluorescence lifetime imaging
JP5276025B2 (ja) 2010-01-07 2013-08-28 古河電気工業株式会社 半導体レーザ駆動用電気パルス発生装置
US8902939B2 (en) 2010-01-22 2014-12-02 Newport Corporation Broadly tunable optical parametric oscillator
US8467061B2 (en) 2010-02-19 2013-06-18 Pacific Biosciences Of California, Inc. Integrated analytical system and method
US20110206071A1 (en) * 2010-02-24 2011-08-25 Michael Karavitis Compact High Power Femtosecond Laser with Adjustable Repetition Rate
US8279901B2 (en) * 2010-02-24 2012-10-02 Alcon Lensx, Inc. High power femtosecond laser with adjustable repetition rate and simplified structure
US8953651B2 (en) * 2010-02-24 2015-02-10 Alcon Lensx, Inc. High power femtosecond laser with repetition rate adjustable according to scanning speed
US9054479B2 (en) * 2010-02-24 2015-06-09 Alcon Lensx, Inc. High power femtosecond laser with adjustable repetition rate
JP5623121B2 (ja) 2010-04-27 2014-11-12 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置
US8865077B2 (en) 2010-06-11 2014-10-21 Industrial Technology Research Institute Apparatus for single-molecule detection
US8865078B2 (en) 2010-06-11 2014-10-21 Industrial Technology Research Institute Apparatus for single-molecule detection
CN101915752B (zh) 2010-07-05 2012-06-06 中国科学院深圳先进技术研究院 激光扫描成像装置
JP2012032183A (ja) 2010-07-28 2012-02-16 Olympus Corp 試料観測装置および試料観測方法
CN101938081B (zh) * 2010-09-01 2011-10-05 天津大学 基于多通脉冲压缩器的兆赫兹光子晶体光纤超短脉冲激光器
CN102448211A (zh) 2010-09-30 2012-05-09 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管驱动电路
JP2012150186A (ja) 2011-01-18 2012-08-09 Nikon Corp 出力波長選択型レーザ装置
CN103502471B (zh) 2011-02-18 2015-04-22 Nvs技术股份有限公司 核酸的定量、高度多重检测
EP2693201A4 (en) 2011-03-29 2014-10-29 Olympus Corp PHOTOMETRIC ANALYSIS DEVICE, PHOTOMETRIC ANALYSIS METHOD, AND COMPUTER PROGRAM FOR PHOTOMETRIC ANALYSIS, DETECTING SINGLE LIGHT EMITTING PARTICLE
US8728563B2 (en) 2011-05-03 2014-05-20 Palmaz Scientific, Inc. Endoluminal implantable surfaces, stents, and grafts and method of making same
JP5517992B2 (ja) 2011-05-20 2014-06-11 株式会社日立メディアエレクトロニクス 走査型投射装置
US8774238B2 (en) 2011-06-30 2014-07-08 Coherent, Inc. Mode-locked optically pumped semiconductor laser
KR101264225B1 (ko) 2011-08-22 2013-05-14 한국전기연구원 레이저 다이오드 광펌핑 모듈을 이용한 펨토초 레이저 장치
DE102011114874A1 (de) 2011-09-30 2013-04-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Auswerteschaltung für einen optoelektronischen Detektor und Verfahren zum Aufzeichnen von Fluoreszenzereignissen
US9318867B2 (en) * 2011-10-07 2016-04-19 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. Laser device with Kerr effect based mode-locking and operation thereof
EP3305400A3 (en) 2011-10-28 2018-06-06 Illumina, Inc. Microarray fabrication system and method
DE102011055330A1 (de) 2011-11-14 2013-05-16 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren zum Messen der Lebensdauer eines angeregten Zustandes in einer Probe
US9606060B2 (en) 2012-01-13 2017-03-28 California Institute Of Technology Filterless time-domain detection of one or more fluorophores
US9372308B1 (en) 2012-06-17 2016-06-21 Pacific Biosciences Of California, Inc. Arrays of integrated analytical devices and methods for production
CN102832536A (zh) * 2012-08-16 2012-12-19 中国科学院光电研究院 一种用于输出锁模皮秒激光的谐振腔及锁模皮秒激光器
CA3178340A1 (en) 2012-08-20 2014-02-27 Illumina, Inc. Method and system for fluorescence lifetime based sequencing
US9223084B2 (en) 2012-12-18 2015-12-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Illumination of optical analytical devices
US8724666B1 (en) * 2013-01-04 2014-05-13 Alcon Lensx, Inc. Self starting mode-locked laser oscillator
JP5705887B2 (ja) 2013-01-17 2015-04-22 古河電気工業株式会社 光操作装置
JP6163308B2 (ja) 2013-02-04 2017-07-12 スペクトロニクス株式会社 短光パルス発生装置
JP6161188B2 (ja) 2013-02-05 2017-07-12 株式会社ブイ・テクノロジー レーザ加工装置、レーザ加工方法
US10767221B2 (en) 2013-03-15 2020-09-08 Illumina, Inc. Enzyme-linked nucleotides
WO2014205413A2 (en) 2013-06-21 2014-12-24 Invenio Imaging Inc. Multi-photon systems and methods
JP2015015337A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 キヤノン株式会社 モードロックレーザ
US10048208B2 (en) * 2013-11-17 2018-08-14 Quantum-Si Incorporated Integrated device with external light source for probing detecting and analyzing molecules
CN203774604U (zh) 2014-03-05 2014-08-13 北京工业大学 一种sesam被动锁模激光器
US9765395B2 (en) 2014-04-28 2017-09-19 Nanomedical Diagnostics, Inc. System and method for DNA sequencing and blood chemistry analysis
CN104078839B (zh) 2014-06-26 2017-04-19 中国科学院半导体研究所 基于波导耦合微盘光子分子激光器的光脉冲同步信号源
BR112017002501B1 (pt) 2014-08-08 2022-06-07 Quantum-Si Incorporated Dispositivos integrados, sistemas, método de detecção de presença de molécula em amostra, método de formação de dispositivo integrado e método de análise de espécime
CN104201547A (zh) * 2014-09-16 2014-12-10 北京中科思远光电科技有限公司 带光纤种子的一体化超短脉冲激光系统及其倍频系统
US9666748B2 (en) 2015-01-14 2017-05-30 International Business Machines Corporation Integrated on chip detector and zero waveguide module structure for use in DNA sequencing
CN104518419B (zh) 2015-01-28 2018-03-13 湖南科瑞特科技股份有限公司 一种被动锁模激光器
US9645377B2 (en) 2015-02-06 2017-05-09 The Johns Hopkins University Compressive imaging systems and methods
CN107615121B (zh) 2015-03-16 2021-04-16 加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司 用于自由空间光耦合的集成装置及系统
US9966723B2 (en) * 2015-05-14 2018-05-08 Jgm Associates, Inc. High pulse energy and high beam quality mini laser
KR20180009772A (ko) 2015-05-20 2018-01-29 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 펄스 레이저 및 바이오분석 시스템
US10605730B2 (en) 2015-05-20 2020-03-31 Quantum-Si Incorporated Optical sources for fluorescent lifetime analysis
US11466316B2 (en) 2015-05-20 2022-10-11 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US20210277463A1 (en) 2015-05-20 2021-09-09 Quantum-Si Invorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US10246742B2 (en) * 2015-05-20 2019-04-02 Quantum-Si Incorporated Pulsed laser and bioanalytic system
US10326251B2 (en) * 2015-06-08 2019-06-18 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Ultra-low noise mode-locked laser, methods, and applications
US10215846B2 (en) 2015-11-20 2019-02-26 Texas Instruments Incorporated Compact chip scale LIDAR solution
US9971148B2 (en) 2015-12-02 2018-05-15 Texas Instruments Incorporated Compact wedge prism beam steering
EP3296783B1 (en) 2016-09-15 2023-11-29 IMEC vzw Integrated photonics waveguide grating coupler
KR20220084181A (ko) 2016-12-16 2022-06-21 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 콤팩트한 빔 셰이핑 및 스티어링 어셈블리
BR112019012054A2 (pt) * 2016-12-16 2020-08-18 Quantum-Si Incorporated módulo de laser em modo travado compacto
MX2020013680A (es) 2018-06-15 2021-03-02 Quantum Si Inc Control y adquisicion de datos para instrumentos analiticos avanzados que tienen fuentes opticas pulsadas.
US10690853B2 (en) 2018-06-25 2020-06-23 International Business Machines Corporation Optoelectronics integration using semiconductor on insulator substrate
US11747561B2 (en) 2019-06-14 2023-09-05 Quantum-Si Incorporated Sliced grating coupler with increased beam alignment sensitivity
US20210218218A1 (en) 2020-01-14 2021-07-15 Quantum-Si Incorporated Amplitude-modulated laser

Also Published As

Publication number Publication date
US10741990B2 (en) 2020-08-11
US20240079843A1 (en) 2024-03-07
US20180175582A1 (en) 2018-06-21
US11322906B2 (en) 2022-05-03
CN110088993B (zh) 2022-02-08
US20200220317A1 (en) 2020-07-09
AU2022271395A1 (en) 2022-12-15
US10283928B2 (en) 2019-05-07
EP3555972A1 (en) 2019-10-23
KR20210144919A (ko) 2021-11-30
WO2018112444A1 (en) 2018-06-21
TW201838276A (zh) 2018-10-16
JP2021168411A (ja) 2021-10-21
JP6913169B2 (ja) 2021-08-04
BR112019012054A2 (pt) 2020-08-18
CN114400495A (zh) 2022-04-26
MX2019007089A (es) 2019-08-16
CA3047133A1 (en) 2018-06-21
KR102330080B1 (ko) 2021-11-25
JP7263443B2 (ja) 2023-04-24
US11848531B2 (en) 2023-12-19
JP2020502798A (ja) 2020-01-23
US20220209492A1 (en) 2022-06-30
TWI741105B (zh) 2021-10-01
US20200335933A1 (en) 2020-10-22
AU2017375481A1 (en) 2019-06-20
CN110088993A (zh) 2019-08-02
JP2023100648A (ja) 2023-07-19
KR20190094227A (ko) 2019-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7263443B2 (ja) コンパクトなモードロックレーザモジュール
AU2021282473B2 (en) Pulsed laser and bioanalytic system
US10246742B2 (en) Pulsed laser and bioanalytic system
US20190249240A1 (en) Pulsed laser and bioanalytic system
KR20220137027A (ko) 진폭 변조 레이저