專利名稱：用于產(chǎn)生自參照光學(xué)梳形頻譜的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列的方法，時(shí)間等距短激光脈沖的梳形頻譜包括單線，這些單線的載波包絡(luò)偏移頻率穩(wěn)定在預(yù)定的值，本發(fā)明還涉及用于產(chǎn)生這種短激光脈沖序列的設(shè)備?！胺€(wěn)定”這里指的是將幅值設(shè)定為恒定值。穩(wěn)定到預(yù)定值因此包括設(shè)定幅值，以使該幅值具有相對(duì)于時(shí)間保持恒定的預(yù)定值。
背景技術(shù)：
短激光脈沖序列可以利用所謂的耦合模激光器產(chǎn)生。在激光介質(zhì)中，利用激光器的諧振器中帶寬足夠?qū)挼募す廛S遷，可以激發(fā)出非常多的各種頻率的自振蕩。這種自振蕩也稱為模。借助適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)，可以在自振蕩之間產(chǎn)生一致的相位關(guān)系。這就是所謂的模同步或模耦合。由于存在模耦合，所以在激光器的諧振器中以對(duì)應(yīng)于激光脈沖的循環(huán)周期的時(shí)間間隔Tk發(fā)射短激光脈沖。脈沖時(shí)間等距的直接結(jié)果就是這種激光器的頻譜由等距單線構(gòu)成，即所謂的梳形頻譜。由于存在這種關(guān)系，所以產(chǎn)生這種短激光脈沖序列或者改型短激光脈沖序列的方法或設(shè)備也可以分別稱為產(chǎn)生梳形頻譜的方法或設(shè)備。頻率空間中單線之間的距離Δ f對(duì)應(yīng)于諧振器中循環(huán)周期值倒數(shù)。因此，適用Af = 1/τκ。從L. Xu 等人在 Opt. Lett. 21,2008 等(1996)上發(fā)表的文章“Route to phase control of ultrashort light pulses (超短光脈沖的相位控制的途徑)”可知，單線i 的頻率A并不是頻率差Δ f的整數(shù)倍。相反，對(duì)于單線i的頻率&存在以下關(guān)系4 = fcEo+i Δ f ο這里，f。ro表示文獻(xiàn)中稱為載波包絡(luò)偏移(CEO)頻率的偏移頻率。該偏移頻率由以下情形產(chǎn)生激光脈沖群速度分別偏離單個(gè)疊加激光?；蛘邌尉€的相位速度。通常，單個(gè)激光模的電場以比激光脈沖包絡(luò)略高的相位速度通過激光器的諧振器中的電介質(zhì)傳播。這
導(dǎo)致諧振器中每次循環(huán)時(shí)，包絡(luò)和單模之間存在相位偏移Apf7a5 =。相對(duì)于時(shí)間來
說，該偏移量意味著時(shí)間偏移發(fā)生在電場出現(xiàn)最大幅值和包絡(luò)出現(xiàn)最大幅值之間。該時(shí)間偏移通常也稱為載波包絡(luò)偏移相位Apc^，而時(shí)間偏移由=Δ外正確給出，其中Vtl是激光脈沖的載波頻率。由于載波包絡(luò)偏移頻率的幅度主要取決于環(huán)境因素，例如溫度和氣壓，而且也取決于激光介質(zhì)的泵浦性能等，這里僅僅列舉部分因素而非全部因素，所以，載波包絡(luò)偏移頻率相對(duì)于時(shí)間并不穩(wěn)定。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出了許多方法來確定載波包絡(luò)偏移頻率fCEQ。H. R. Telle 等人在 Appl. Phys. B 69，327 等(1999)上發(fā)表的公開出版物 “Carrier-envelope offset phase control :A novel concept for absolute optical frequency measurement and ultrashort pulse generation(載波包絡(luò)偏移相位控制用于絕對(duì)光學(xué)頻率測量以及超短脈沖產(chǎn)生的新穎概念)”也描述了一些可行的方法。最為常用的是所謂的f-to-2f干涉法， 其中部分激光信號(hào)導(dǎo)入干涉儀中。在干涉儀中，利用非線性光學(xué)處理來分別產(chǎn)生低能激光?；蛘呤嵝晤l譜低能單線的二次諧波，并使其與激光脈沖的梳形頻譜的高能(高頻)單線一起發(fā)生干涉。如果4是來自梳形頻譜fi = i · Δ f+f·低能區(qū)域的頻率，則在倍頻后適用2fi = (2i · Af+2fCE0)。因此，如果倍頻后的單線與二倍頻率的單線f2i = 2i · Af+fCE0 發(fā)生干涉，則2f\-f2i = (2iAf+2fCE0)-(2iAf+fCE0) = fero產(chǎn)生差拍信號(hào)。因此，差拍信號(hào)的頻率直接表示載波包絡(luò)偏移頻率。對(duì)于某些應(yīng)用場合，知道載波包絡(luò)偏移頻率就足夠了。但是，對(duì)于另一些應(yīng)用場合，希望和/或需要保持基本電場和激光脈沖包絡(luò)之間的相位偏移不變，優(yōu)選使其最小為零。例如，當(dāng)產(chǎn)生脈沖長度處于阿秒范圍內(nèi)的短脈沖時(shí)，這是具有優(yōu)勢和/或是必須的。DE199 11 103 Al公開了一種產(chǎn)生短激光脈沖的方法和設(shè)備，以及用其產(chǎn)生合成光學(xué)頻率。在穩(wěn)定激光設(shè)備中，其中產(chǎn)生在諧振器結(jié)構(gòu)中循環(huán)的激光脈沖并且每個(gè)激光脈沖由與諧振器結(jié)構(gòu)的多個(gè)縱模對(duì)應(yīng)的頻譜分量構(gòu)成，每個(gè)模根據(jù)諧振器結(jié)構(gòu)線性色散的預(yù)定設(shè)置，發(fā)生針對(duì)具體頻譜的頻率變化。文中描述了控制色散和諧振器長度的同步設(shè)置，由此控制在諧振器中循環(huán)的光脈沖的群和相位循環(huán)時(shí)間。例如，色散設(shè)置可以通過向光路中插入楔形棱鏡來實(shí)現(xiàn)。作為替代和/或補(bǔ)充，諧振器可以包括可樞轉(zhuǎn)的端鏡。提出的用來改變色散的措施必然導(dǎo)致光路長度發(fā)生變化和/或諧振器循環(huán)周期τ κ(即光脈沖時(shí)間間隔)發(fā)生變化。為了保持單線的間隔和/或頻率距離Δι不變，需要另外的控制器，該控制器例如控制諧振器長度。DE 199 11 103Α1中描述的方法和設(shè)備分別要求彼此影響的至少兩個(gè)控制電路，以保持載波包絡(luò)偏移頻率和諧振器循環(huán)周期τ j^n/或與頻率距離Af 對(duì)應(yīng)的重復(fù)頻率不變。針對(duì)裝置的工作也相應(yīng)的繁重。由于要求光學(xué)部件在激光器的諧振器中機(jī)械運(yùn)動(dòng)，所以可以實(shí)現(xiàn)的常規(guī)帶寬一般限制于幾kHz。根據(jù)DE199 11 103A1，通過聲光或電光調(diào)制器改變激光振蕩器的泵送性能，可以實(shí)現(xiàn)更快速地控制。但是，這樣做將影響在諧振器中循環(huán)的脈沖的峰值功率，而峰值功率進(jìn)而通過非線性的光學(xué)過程操縱相位偏移。雖然聲光調(diào)制器限制于高達(dá)大約IOOkHz的常規(guī)帶寬，但是電光系統(tǒng)可以達(dá)到 MHz范圍的常規(guī)帶寬。但是，這種系統(tǒng)因?yàn)榭刂齐娮蛹脑?，受到限制。由于必須避免自由振蕩積累，所以常規(guī)放大通常受到限制。這樣又導(dǎo)致僅能不充分地補(bǔ)償△識(shí)信號(hào)非常快速的干涉分量(所謂“假信號(hào)”)。US2007/0086713A1描述了一種基于耦合模光纖激光器的頻率標(biāo)準(zhǔn)。載波包絡(luò)偏移頻率經(jīng)由鎖相環(huán)回路進(jìn)行確定和使用，用于控制激光器參數(shù)，諸如例如布拉格光柵的泵浦功率或者溫度，從而穩(wěn)定載波包絡(luò)偏移頻率自身，即將其設(shè)定為恒定值。不考慮精確設(shè)計(jì)，現(xiàn)有技術(shù)中不存在這樣的激光器系統(tǒng)，其中通過穩(wěn)定載波包絡(luò)偏移頻率f 值，其他激光參數(shù)(諸如例如激光功率、脈沖持續(xù)時(shí)間或者與循環(huán)頻率相同的脈沖重復(fù)率)也不受影響。因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種產(chǎn)生梳形頻譜的方法和設(shè)備，其中載波包絡(luò)偏移頻率得到穩(wěn)定，優(yōu)選得到補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，利用具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和/或設(shè)備來實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)目的。具有優(yōu)勢的實(shí)施方式和進(jìn)一步的發(fā)展來源于從屬權(quán)利要求。本發(fā)明建立在這樣的構(gòu)思上通過實(shí)驗(yàn)確定載波包絡(luò)偏移頻率，并將時(shí)間等距短激光脈沖序列的梳形頻譜的單線偏移一個(gè)頻率，該頻率從所確定的載波包絡(luò)偏移頻率導(dǎo)出。為此，使用聲光移頻器。具體來說，提出了一種產(chǎn)生短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列的方法，其中所述方法包括步驟接收時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列，優(yōu)選從耦合模激光器接收； 確定CEO信號(hào)，其頻率對(duì)應(yīng)于接收到的短激光脈沖的未補(bǔ)償序列的梳形頻譜的單線的載波包絡(luò)偏移頻率；將短脈沖的未補(bǔ)償序列導(dǎo)向聲光移頻器；和利用從CEO信號(hào)導(dǎo)出的控制信號(hào)控制聲光移頻器。在聲光移頻器的第一衍射級(jí)中，發(fā)出時(shí)間等距激光脈沖的的經(jīng)補(bǔ)償序列。這里，相關(guān)梳形頻譜的單線針對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率進(jìn)行了穩(wěn)定，即設(shè)定(調(diào)節(jié))到一定的值。一種用于產(chǎn)生短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列的對(duì)應(yīng)設(shè)備，該短激光脈沖的梳形頻譜包括等距單線，所述等距單線的載波包絡(luò)偏移頻率經(jīng)過穩(wěn)定，即設(shè)定到預(yù)選的值，該設(shè)備包括用于產(chǎn)生CEO信號(hào)的載波包絡(luò)偏移頻率確定單元，所述CEO信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于短激光脈沖的未補(bǔ)償序列的梳形頻譜的單線的載波包絡(luò)偏移頻率。載波包絡(luò)偏移頻率確定單元耦接到從 CEO信號(hào)導(dǎo)出控制信號(hào)的控制單元。該設(shè)備進(jìn)一步包括聲光移頻器，該聲光移頻器布置在短脈沖的未補(bǔ)償序列的光路中，并且適配地使其作為線性移頻器操作，其中所述聲光移頻器利用所述控制信號(hào)來控制。這意味著所述控制信號(hào)的頻率在所述聲光移頻器中用作聲波頻率，從而精確地以該頻率線性偏移單線的頻率。短激光脈沖的未補(bǔ)償序列指的是具有時(shí)間等距短激光脈沖的光信號(hào)，所述短光脈沖的頻譜包括單線，而所述單線的頻率并不對(duì)應(yīng)于單線頻率距離的整數(shù)倍。這意味著載波包絡(luò)偏移不等于零。短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列指的是具有短時(shí)間等距光信號(hào)的光信號(hào)，該光信號(hào)的頻譜包括單線，單線的載波包絡(luò)偏移頻率經(jīng)過穩(wěn)定，即設(shè)定到預(yù)定的值，優(yōu)選設(shè)定到零值。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢包括不需要復(fù)雜的控制電子件。在所提出的方法和/或設(shè)備中，響應(yīng)時(shí)間實(shí)際上受到聲光移頻器中的聲波傳輸時(shí)間的限制，但是如控制環(huán)那樣的振蕩行為不會(huì)出現(xiàn)。此外，激光振蕩器中不需要控制干涉，所以不會(huì)發(fā)生副作用，諸如幅值調(diào)制或者干擾其他激光器參數(shù)。實(shí)際上發(fā)生了脈沖持續(xù)時(shí)間靜態(tài)改變，但是這相對(duì)于時(shí)間而言是恒定的，并且容易補(bǔ)償。為了補(bǔ)償載波包絡(luò)偏移頻率，所提出的設(shè)備和方法并不要求任何不包含在短時(shí)間等距激光脈沖的原始未補(bǔ)償序列中的參照頻率。因此，該方法稱為自參照法。利用這種方法產(chǎn)生的短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列因此表示自參照梳形頻譜。與此類似，適配成實(shí)施所述方法的設(shè)備稱為用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備。激光振蕩器中不需要控制干涉的優(yōu)勢有利于該設(shè)備的操作以及激光器的設(shè)計(jì)。該設(shè)備可以用于任何耦合模激光器。為了確定CEO信號(hào)，優(yōu)選設(shè)置成將接收到的短激光脈沖的未補(bǔ)償序列的一部分導(dǎo)向干涉儀。這種干涉儀優(yōu)選設(shè)計(jì)成f_to-2f干涉儀。因此，載波包絡(luò)偏移頻率確定單元優(yōu)選包括f-to-2f干涉儀和光敏檢測器，所述光敏檢測器接收差拍信號(hào)，從該差拍信號(hào)得出CEO 信號(hào)?；旧?，任何方法和任何設(shè)備可以用來確定CEO信號(hào)。一些示例在H. R. Telle等人在 Appl. Phys. B 69，327 等(1999)中進(jìn)行了描述。以特別優(yōu)選的方式，借助頻率濾波從差拍信號(hào)得出CEO信號(hào)。為此，優(yōu)選設(shè)置對(duì)差拍信號(hào)濾波的高頻濾波器。以特別優(yōu)選的方式，所述高頻濾波器設(shè)計(jì)為帶通濾波器。所述高頻濾波器粗略地調(diào)節(jié)到預(yù)期的載波包絡(luò)偏移頻率。為了產(chǎn)生所述控制信號(hào)，在一種實(shí)施方式中，所述CEO信號(hào)進(jìn)行放大，從而用于直接驅(qū)動(dòng)聲光移頻器。
聲光移頻器特別設(shè)計(jì)，以使其在第一衍射級(jí)將梳形頻譜的全部單線偏移恒定的頻率量Afs。量值A(chǔ)fs對(duì)應(yīng)于利用其在聲光移頻器中激勵(lì)聲波振蕩的頻率?？梢赃x擇移頻器的布拉格條件，以使單個(gè)頻率增大Afs(Afs>0)或者替代地降低Afs(Afs<0)。若使用負(fù)的Δ ；，則如果控制信號(hào)的頻率與CEO信號(hào)的頻率同時(shí)發(fā)生，梳形頻譜的全部單線就由精確補(bǔ)償，以使產(chǎn)生的梳形頻譜的單線為激光器重復(fù)頻率的整數(shù)倍和/或激光器的時(shí)間重復(fù)頻率的倒數(shù)的整數(shù)倍和/或單個(gè)光脈沖的時(shí)間間隔的倒數(shù)的整數(shù)倍和/或產(chǎn)生短激光脈沖序列的激光器的諧振器循環(huán)時(shí)間τκ的整數(shù)倍。要注意，除了 CEO信號(hào)，來自重復(fù)頻率差或其倍數(shù)的鏡像頻率以及載波包絡(luò)偏移頻率也出現(xiàn)在差拍信號(hào)中。該鏡像頻率 fffl也提取出來并用作CEO信號(hào)，其中聲光移頻器則必須使用導(dǎo)致正的Δ fs的布拉格條件。利用這樣的實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)了 CEO信號(hào)噪聲抑制改善以及更為穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)聲光移頻器，在所述實(shí)施方式中使用的CEO信號(hào)是以鎖相方式耦接到CEO信號(hào)的高頻振蕩器的信號(hào)。優(yōu)選，使用電壓控制的振蕩器。在這種實(shí)施方式中，載波包絡(luò)偏移頻率確定單元包括優(yōu)選電壓控制的高頻振蕩器，這種振蕩器的輸出信號(hào)用作CEO信號(hào)，其中所述高頻振蕩器以鎖相方式經(jīng)由耦接電路耦接到差拍信號(hào)或者經(jīng)濾波的差拍信號(hào)。這種耦接例如經(jīng)由相位檢測器來實(shí)現(xiàn)，所述相位檢測器具有低通濾波器以及驅(qū)動(dòng)電壓控制振蕩器的比例積分控制器。這種實(shí)施方式整體導(dǎo)致在移相器處衍射的光學(xué)信號(hào)的幅度穩(wěn)定性更高，這種光學(xué)信號(hào)是產(chǎn)生的期望的/有用的信號(hào)。此外，短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(期望信號(hào))中的噪聲得到抑制。所述實(shí)施方式的優(yōu)勢在于，可以將輸出信號(hào)中的載波包絡(luò)偏移頻率補(bǔ)償?shù)搅?。在這一方面，CEO信號(hào)“直接”用作控制信號(hào)，即控制信號(hào)以對(duì)應(yīng)于CEO信號(hào)頻率的頻率產(chǎn)生。 然后，與此類似，也可以在另一種實(shí)施方式中為梳形頻譜的單線設(shè)定希望的預(yù)選載波包絡(luò)偏移頻率。為此，所述控制信號(hào)通過包括偏移頻率的偏移頻率信號(hào)與CEO信號(hào)進(jìn)行頻率混合而產(chǎn)生。所述控制單元因此適配成接收包括偏移頻率的偏移頻率信號(hào)，并包括混合設(shè)備以通過偏移頻率信號(hào)與CEO信號(hào)進(jìn)行頻率混合來產(chǎn)生所述控制信號(hào)。特別是在高精度頻率測量的情況下，因此可以系統(tǒng)地偏移梳形頻譜的單線，以使短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列中的這些單線例如具有與預(yù)定偏移頻率對(duì)應(yīng)的載波包絡(luò)偏移頻率。所述偏移頻率可以利用幾乎任何方式產(chǎn)生。一種實(shí)施方式使得偏移頻率從激光器的重復(fù)頻率得到。為此，設(shè)置了另外的光敏檢測器(除了用來檢測在載波包絡(luò)偏移頻率確定單元中提供的差拍信號(hào)的檢測器之外)，以便從短激光脈沖(未補(bǔ)償或經(jīng)補(bǔ)償)序列產(chǎn)生表示短激光脈沖的重復(fù)頻率信號(hào)的電子重復(fù)信號(hào)，并且設(shè)置切分單元以通過切分電子重復(fù)信號(hào)來得到偏移頻率信號(hào)。其他實(shí)施方式可以使得以其他一些方式從通過電子方式得出的重復(fù)信號(hào)通過電子方式得出偏移頻率信號(hào)。為了能與任何耦合模激光器一起使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)化功能，便利地經(jīng)由激光器中的以非受控方式操作的色散適配裝置將載波包絡(luò)偏移頻率粗略地適配聲光移頻器的中段頻率。優(yōu)選地，CEO頻率適配地使其對(duì)應(yīng)于聲光移頻器的中段頻率。激光器中載波包絡(luò)偏移頻率的適配對(duì)應(yīng)于聲光移頻器的適配，即以這樣的方式選擇聲光移頻器，使得其中段頻率適配于耦合模激光器的載波包絡(luò)偏移頻率。為了實(shí)現(xiàn)f-to-2f干涉儀的差拍信號(hào)中載波包絡(luò)偏移頻率與重復(fù)頻率之間存在足夠大的距離，激光器的CEO頻率優(yōu)選大約設(shè)置成PV^V-，其中n = 0、1、2···，并且是激光脈沖的重復(fù)頻率。在短激光脈沖序列在聲光移頻器處衍射的情況下，在第一衍射級(jí)中因取決于波長
的衍射而發(fā)生取決于波長的空間展開(角度色散)。這種空間展開稱為空間線性調(diào)頻脈沖
(chirp)。為了補(bǔ)償這種情況，一個(gè)或數(shù)個(gè)角度色散元件優(yōu)選布置在聲光移頻器緊鄰附近，
這至少補(bǔ)償?shù)谝谎苌浼?jí)的空間線性調(diào)頻脈沖。所述一個(gè)或數(shù)個(gè)角度色散元件可以單獨(dú)包
括棱鏡、光柵或者所謂的棱柵，或者包括它們的組合體。為了補(bǔ)償?shù)谝谎苌浼?jí)，如果角度色
散元件(例如補(bǔ)償棱鏡)盡可能直接地布置在移頻器之后，則具有優(yōu)勢。但是，這樣將導(dǎo)致
第零衍射級(jí)發(fā)生取決于波長的展開。如果在兩個(gè)衍射級(jí)都希望能有特別良好的波譜束同質(zhì)
性，則可以具有優(yōu)勢地將角度色散元件(例如補(bǔ)償棱鏡)引入光路中，位于離移頻器較遠(yuǎn)的
距離處，以使僅在第一級(jí)衍射的短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列相對(duì)于空間線性調(diào)頻脈沖進(jìn)行補(bǔ) m
te ο在本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，單個(gè)部件利用光學(xué)纖維形式設(shè)計(jì)。因此，容易將所述設(shè)備與光纖激光器一起使用。從現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)知道移頻器的纖維耦接的變體。同樣，也可以利用光學(xué)纖維形式設(shè)計(jì)f-to-2f干涉儀。這樣為穩(wěn)定激光信號(hào)提供了簡單緊湊的結(jié)構(gòu)。如果根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備與耦合模激光器一起使用(所述耦合模激光器的梳形頻譜不包括單線或模的完整倍頻程)，則一種實(shí)施方式設(shè)置成讓f-to-2f干涉儀包括額外的光學(xué)元件，該光學(xué)元件通過非線性光學(xué)效應(yīng)使得梳形頻譜發(fā)生頻率展寬，其中例如利用4 波混合產(chǎn)生了梳形頻譜的其他高能線。例如，微結(jié)構(gòu)光子晶體纖維(PCF)可以用作光學(xué)元件。為了補(bǔ)償在聲光移頻器處衍射期間發(fā)生的群時(shí)延色散效應(yīng)，S卩補(bǔ)償脈沖持續(xù)時(shí)間變化，有利的是，使得一個(gè)或數(shù)個(gè)系列的棱鏡和/或光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡布置在短激光脈沖的未補(bǔ)償序列的光路中，和/或聲光移頻器的第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)中，以使短激光脈沖的未補(bǔ)償序列和/或第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)上疊加適配于聲光移頻器的群時(shí)延色散的負(fù)群時(shí)延色散，從而補(bǔ)償聲光移頻器的群時(shí)延色散。短激光脈沖的未補(bǔ)償序列和/或聲光移頻器的第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)經(jīng)由疊加適配于聲光移頻器的群時(shí)延色散的負(fù)群時(shí)延色散的一系列棱鏡和/或光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡傳輸，從而補(bǔ)償聲光移頻器的群時(shí)延色散。在導(dǎo)向聲光移頻器之前補(bǔ)償短激光脈沖的未補(bǔ)償序列所具有的優(yōu)勢在于，從聲光移頻器發(fā)出的第一和第零衍射級(jí)都針對(duì)群時(shí)延色散進(jìn)行了補(bǔ)償。


在以下內(nèi)容中，將參照附圖更為詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在附圖中圖1是本發(fā)明第一簡化實(shí)施方式的示意性視圖；圖2是本發(fā)明第二簡化實(shí)施方式的示意性視圖；圖3a、!3b是用于解釋補(bǔ)償空間線性調(diào)頻的示意性視圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的另一幅示意性視圖，其中在輸出信號(hào)中實(shí)現(xiàn)了改善的噪聲抑制；圖5是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式的示意性視圖，其中短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列的梳形頻譜的單線的載波包絡(luò)偏移頻率可以預(yù)選地變化；和圖6是實(shí)施方式的示意性視圖，其中色散群時(shí)延效應(yīng)被預(yù)先進(jìn)行補(bǔ)償。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了分別用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜或者用于產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的設(shè)備，其中梳形頻譜的各條線包括穩(wěn)定的載波包絡(luò)偏移頻率。這種設(shè)備以下將稱為用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備。設(shè)備1適于接收耦合模激光器3的時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2。耦合模激光器例如可以是鈦藍(lán)寶石激光器或者鉺光纖激光器。從頻域空間觀察時(shí)，短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2組成等距單線的梳形頻譜，等距單線也稱為模。梳形頻譜的單線具有頻率距離Δ f，該距離對(duì)應(yīng)于耦合模激光器3的諧振器中一個(gè)短脈沖的循環(huán)周期的倒數(shù)。但是，單線的頻率A并不是與短激光脈沖的重復(fù)頻率 frep(frep = Af)對(duì)應(yīng)的頻率距離Af的整數(shù)倍。相反，所有的單線包括額外的頻率偏移。 這種偏移頻率稱為載波包絡(luò)偏移(CEO)頻率f·。在并未借助專用的控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定的耦合模激光器中，載波包絡(luò)頻率偏移相對(duì)于時(shí)間并不恒定。這意味著載波包絡(luò)偏移頻率隨著時(shí)間發(fā)生波動(dòng)。耦合模激光器3中的各種環(huán)境影響因素(諸如例如溫度、泵浦性能變化、氣壓等)是導(dǎo)致這種情況的原因。用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1的目的是穩(wěn)定 (即，穩(wěn)定地設(shè)置)因載波包絡(luò)偏移頻率引起的頻率偏移，并且優(yōu)選將其補(bǔ)償?shù)搅慊蛘吡硪活A(yù)定值。為此，在圖1所示實(shí)施方式中，短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2的部分光耦合出來，耦合到光路分光鏡4處的f-to-2f干涉儀5。如果短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2的梳形頻譜沒有跨越倍頻程，則進(jìn)行梳形頻譜的頻率擴(kuò)展。為此，例如，可以使用微結(jié)構(gòu)光子晶體纖維。利用四波混合，可以在梳形頻譜中產(chǎn)生高低能線，其頻率fi也適用4 = i · Δ ·+ ··。通過這種方式，根據(jù)需要，可以產(chǎn)生跨越至少一個(gè)倍頻程的梳形頻譜。為了確定載波包絡(luò)偏移頻率，低能單線在光學(xué)元件中利用非線性光學(xué)作用倍頻，并與光敏檢測器5’上的梳形頻譜的高能(非倍頻)單線干涉。梳形頻譜的高能單線的頻率是被倍頻的低能單線的頻率的大約兩倍。在光敏檢測器5’上檢測到頻率對(duì)應(yīng)于載波包絡(luò)偏移頻率的差拍信號(hào)6，光敏檢測器5’例如可以是光二極管或者光倍增管(二次電子倍增器)。同樣，可以測量具有鏡像頻率4的差拍信號(hào)，該鏡像頻率對(duì)應(yīng)于激光器的重復(fù)頻率與載波包絡(luò)偏移頻率差和頻率，即fm = η · 士其中η =1、2…。由于載波包絡(luò)偏移頻率處于無線電頻率范圍，所以可以利用光敏檢測器5’直接測量。以這種方式獲得的差拍信號(hào)6供應(yīng)給高頻濾波器7，該高頻濾波器優(yōu)選設(shè)計(jì)成簡單的帶通濾波器。通過這種方式，從差拍信號(hào)分別選擇或?qū)С鲚d波包絡(luò)偏移頻率。f-to-2f干涉儀5和高頻濾波器7聯(lián)合形成載波包絡(luò)偏移頻率確定單元8。該單元提供所謂的CEO信號(hào) 9作為電子輸出信號(hào)。在所有的附圖中，電子信號(hào)以虛線表示，而光信號(hào)以實(shí)線表示。CEO信號(hào)9供應(yīng)給控制單元10。在圖示實(shí)施方式中，該控制單元包括放大器11，以產(chǎn)生用于聲光移頻器13的控制信號(hào)12。控制信號(hào)12是具有載波包絡(luò)偏移頻率f。E。(作為替代，鏡像頻率fm)的高頻信號(hào)。經(jīng)過光路分光鏡4的短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2的一部分供應(yīng)給聲光移頻器13。后者操作，以使以第一衍射級(jí)14發(fā)出的光偏移頻率量-Δ fs。這意味著短激光脈沖序列2的梳形頻譜的單線的頻率各自降低的頻率為聲光移頻器13被驅(qū)動(dòng)的頻率。由于控制信號(hào)12具有載波包絡(luò)偏移頻率f·，所以所有的單線降低的頻率正好為載波包絡(luò)偏移頻率。因此，單線各自以載波包絡(luò)偏移頻率進(jìn)行精確補(bǔ)償，以使單線現(xiàn)在具有的頻率為重復(fù)頻率的整數(shù)倍。對(duì)于短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的梳形頻譜的單線來說，適用4 = i · frep，其中i為自然數(shù)。短激光脈沖序列2的第零衍射級(jí)15導(dǎo)向束霖止器16。以第一衍射級(jí)14從用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1發(fā)出的短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17因此針對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率進(jìn)行了補(bǔ)償。這意味著賦予包絡(luò)和基礎(chǔ)電場之間的全部激光脈沖恒定的相位關(guān)系。短激光脈沖相應(yīng)的經(jīng)補(bǔ)償序列17可以供應(yīng)給應(yīng)用設(shè)備18。 應(yīng)用設(shè)備可以是任何應(yīng)用設(shè)備，例如光放大器。應(yīng)用設(shè)備還可以是實(shí)施絕對(duì)頻率測量的分光結(jié)構(gòu)?？梢栽O(shè)想多種其他應(yīng)用場合，例如，產(chǎn)生短激光脈沖。圖2示意性地示出了用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1的另一種實(shí)施方式。在所有的附圖中，相同的技術(shù)特征賦予相同的附圖標(biāo)記。根據(jù)圖2的實(shí)施方式不同于圖1所示實(shí)施方式之處在于，用于確定載波包絡(luò)偏移頻率f·的短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2的那一部分在遇到聲光移頻器13之前并不耦合出來。相反，第零衍射級(jí)經(jīng)由反射鏡19導(dǎo)向CEO確定單元8的f-to-2f干涉儀5。除此之外， 該實(shí)施方式與圖1的實(shí)施方式相同。該實(shí)施方式的優(yōu)勢在于，可以更為有效地利用短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2中的可用功率。在如圖1和2的示意性圖示中，尚未考慮聲光移頻器13上的衍射作為波長的函數(shù)來發(fā)生。這意味著第一衍射級(jí)14中短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的不同頻率部分以略微不同的方向從聲光移頻器13發(fā)出。這種情況在圖3a中簡略示出。為了補(bǔ)償這種也稱為空間線性調(diào)頻(chirp)的空間展開，設(shè)計(jì)為補(bǔ)償棱鏡20的角度色散元件在本例中插入圖北所示聲光移頻器13后方。補(bǔ)償棱鏡20優(yōu)選直接定位在聲光移頻器13的后方，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17優(yōu)選的良好補(bǔ)償效果。但是，采用這種方式的話，第零衍射級(jí)15 受到影響，使得其相對(duì)于不同頻率發(fā)生空間劈分。如果對(duì)第零衍射級(jí)15和第一衍射級(jí)14 都有光束同質(zhì)性要求，則補(bǔ)償棱鏡20也可以定位在離聲光移頻器13較遠(yuǎn)的距離，以使第零衍射級(jí)不再經(jīng)過補(bǔ)償棱鏡。等于或類似于圖北所示的角度色散補(bǔ)償優(yōu)選存在于圖1、2和4至6所示的全部實(shí)施方式中，但是在圖中為了簡化而并未示出。實(shí)際上，其他角度色散元件(諸如光柵或棱鏡)也可以用于單獨(dú)補(bǔ)償或者組合補(bǔ)償(也是結(jié)合棱鏡)。圖4示出了用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1的另一種實(shí)施方式。它區(qū)別于圖2 所示的實(shí)施方式之處在于，CEO信號(hào)由以鎖相方式分別耦接到差拍信號(hào)6或者濾波差拍信號(hào)6’的振蕩器產(chǎn)生。為此，載波包絡(luò)偏移頻率確定單元8包括相位檢測器22以及比例積分控制器23，該比例積分控制器將設(shè)計(jì)為電壓控制型振蕩器的振蕩器21以鎖相方式分別耦接到差拍信號(hào)6或者濾波差拍信號(hào)6’。因此，CEO信號(hào)9的幅值經(jīng)由鎖相環(huán)回路進(jìn)行穩(wěn)定。因此，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)更為穩(wěn)定的聲光移頻器13以及降低短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的噪聲。針對(duì)圖4所示的實(shí)施方式，要注意載波包絡(luò)偏移頻率確定單元8當(dāng)然可以設(shè)計(jì)地類似于圖2所示的相應(yīng)的載波包絡(luò)偏移頻率確定單元8。圖5是用于產(chǎn)生短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的設(shè)備1的實(shí)施方式，其中短激光脈
11沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17的梳形頻譜中的單線的載波包絡(luò)偏移頻率可以一致地預(yù)先選定。與圖3 或圖4實(shí)施方式不同的是，控制單元10設(shè)計(jì)成除了接收CEO信號(hào)9之外，還接收偏移頻率信號(hào)對(duì)，并在頻率混合單元25內(nèi)進(jìn)行偏移頻率信號(hào)M和CEO信號(hào)9的頻率混合。頻率混合單元25例如設(shè)計(jì)為頻率疊加器。但是，頻率混合單元25也可以是任何用于混合電子信號(hào)頻率的其他單元。頻率混合單元25的輸出信號(hào)傳輸經(jīng)過設(shè)計(jì)為帶通濾波器的高頻濾波器沈，并隨后在放大器11中放大，從而產(chǎn)生控制信號(hào)12。偏移頻率信號(hào)M可以在振蕩器25中產(chǎn)生，該振蕩器也可以設(shè)計(jì)為頻率合成器。作為替代，頻率偏移信號(hào)M可以從未補(bǔ)償?shù)亩碳す饷}沖序列2的重復(fù)頻率導(dǎo)出。(作為替代， 也可以從短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列17導(dǎo)出)。為此，光路分光鏡27設(shè)置在光路中，它將短激光脈沖序列2的光線的一部分耦接出，并將其導(dǎo)向另一個(gè)光敏檢測器觀。該另一個(gè)光敏檢測器觀實(shí)際上不能解決兆兆赫茲范圍內(nèi)的電場振蕩，但是可以利用該另一個(gè)光敏檢測器觀來檢測耦合模激光器的重復(fù)頻率f_，即短激光脈沖序列2的單個(gè)脈沖。表示該重復(fù)頻率的重復(fù)信號(hào)四可以經(jīng)由切分單元30轉(zhuǎn)化為偏移頻率信號(hào)M。切分單元30可以以頻率穩(wěn)定方式相對(duì)于重復(fù)頻率進(jìn)行任何合理的重復(fù)頻率切分。在短激光脈沖序列2在聲光移頻器13處衍射過程中，可能出現(xiàn)色散群時(shí)延效應(yīng)， 特別是在短激光脈沖序列2中的單個(gè)激光脈沖的脈寬小于IOOfs時(shí)。為了預(yù)先補(bǔ)償它們， 在圖6中示意性地示出了補(bǔ)償單元31。因此，短激光脈沖的未補(bǔ)償序列2首先從光路耦合出來，并經(jīng)過棱鏡結(jié)構(gòu)32、33，然后在反射器34處被棱鏡33、32反射回來。在以簡化方式示出的補(bǔ)償單元31中，示出了兩個(gè)棱鏡32、33，它們是一系列棱鏡的代表。作為替代，可以使用一系列光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡，或者棱鏡和/或光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡的組合。它們布置成使負(fù)群時(shí)延色散疊加在短激光脈沖序列2上。因此從補(bǔ)償單元31發(fā)出的短激光脈沖序列2’在入射到聲光移頻器13之前，針對(duì)群時(shí)延色散進(jìn)行了預(yù)先補(bǔ)償，以使發(fā)生在聲光移頻器13中的正群時(shí)延色散導(dǎo)致以第一衍射級(jí)14發(fā)出的短激光脈沖經(jīng)補(bǔ)償序列17(該序列17針對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率被補(bǔ)償過)不會(huì)受到用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1的群時(shí)延色散的不利影響。這意味著不會(huì)發(fā)生臨時(shí)脈沖展寬。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在該實(shí)施方式中，導(dǎo)致第零衍射級(jí)也針對(duì)群時(shí)延色散進(jìn)行了補(bǔ)償。在其它實(shí)施方式中，也可以在以第一和/或第零衍射級(jí)從聲光移頻器發(fā)出之后， 再進(jìn)行針對(duì)群時(shí)延色散的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償單元的構(gòu)造類似于圖6所示。實(shí)際上，布置在聲光移頻器之后的補(bǔ)償單元31或者一個(gè)或數(shù)個(gè)類似補(bǔ)償單元可以添加到圖1、2、4和5任一所示的實(shí)施方式中。補(bǔ)償單元31在其他實(shí)施方式中未示出，僅僅是為了簡化和清晰的原因。同樣的布置適用于針對(duì)空間線性調(diào)頻的補(bǔ)償，空間線性調(diào)頻已經(jīng)參照?qǐng)D3a和北進(jìn)行了描述。所示實(shí)施方式僅僅簡略示出。優(yōu)選實(shí)施方式從纖維光學(xué)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。這意味著單獨(dú)部件主要從纖維光學(xué)方面設(shè)計(jì)，并且可以拼接成纖維光學(xué)結(jié)構(gòu)。這涉及分別示出的單元，諸如載波包絡(luò)偏移頻率確定單元8、聲光移頻器13、用于導(dǎo)出偏移頻率以達(dá)到使其來自短激光脈沖序列2的重復(fù)頻率的程度的單元、或者用于補(bǔ)償聲光移頻器中的群時(shí)延色散的補(bǔ)償單元31。在附圖中，用于產(chǎn)生自參照梳形頻譜的設(shè)備1已經(jīng)描述為與耦合模激光器3分開設(shè)計(jì)的自持設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，耦合模激光器3 (特別是在光纖結(jié)構(gòu)的情況下)可以整合在該設(shè)備中。特別是在這種實(shí)施方式中，激光器3優(yōu)選設(shè)計(jì)成使得載波包絡(luò)偏移頻率是或者可以在各耦合模激光器的諧振器中經(jīng)由一個(gè)或者數(shù)個(gè)為了簡化而稱為色散適配裝置3’的色散元件，粗略地適配針對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)穆暪庖祁l器13的中段頻率。色散適配裝置3’例如可以包括棱鏡，特別是楔形棱鏡。作為替代，聲光移頻器13可以選擇地相應(yīng)適配激光器3的載波包絡(luò)偏移頻率。但是，由于載波包絡(luò)偏移頻率取決于影響耦合模激光器的諧振器中的光學(xué)元件的多種環(huán)境影響因素，所以優(yōu)選在各耦合模激光器中進(jìn)行粗略的載波包絡(luò)偏移頻率的適配。但是，這種適配并不是以受控的方式或連續(xù)控制的方式進(jìn)行，而是僅需要進(jìn)行一次，或者在較長的時(shí)間間隔中環(huán)境條件劇烈變化的情況下進(jìn)行。載波包絡(luò)偏移頻率優(yōu)選選擇地讓其對(duì)應(yīng)于^^ · frep。這樣保證了載波包絡(luò)偏移
頻率作為差拍信號(hào)可以可靠地區(qū)別于同樣出現(xiàn)的鏡像頻率并區(qū)別于出現(xiàn)在差拍信號(hào)中的其他頻率，或者可以識(shí)別，并且利用簡單的高頻濾波器進(jìn)行隔離。本發(fā)明的特別優(yōu)勢包括，不需要引入影響諧振器機(jī)械部件或者激光活性介質(zhì)泵浦性能的控制器。相反，針對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率的補(bǔ)償完全單獨(dú)地進(jìn)行(除了將載波包絡(luò)偏移頻率粗略地適配聲光移頻器的頻率之外，如上所述)，而與耦合模激光器的操作無關(guān)。 這樣使得提供自參照梳形頻譜的整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)更簡單、更節(jié)省成本。特別的優(yōu)勢進(jìn)一步包括載波包絡(luò)偏移頻率可以補(bǔ)償?shù)搅?，這對(duì)于許多應(yīng)用場合來說是必須的或者至少是具有優(yōu)勢的。應(yīng)該理解，光學(xué)結(jié)構(gòu)的一些具體細(xì)節(jié)尚未提及，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員一般都熟知這些具體細(xì)節(jié)。這些內(nèi)容可能包括反射鏡、半波板、偏振濾波器等，從而允許在該設(shè)備的各個(gè)單元中進(jìn)行優(yōu)化光束控制。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)的方法，所述短激光脈沖的梳形頻譜包括等距單線，所述單線的載波包絡(luò)偏移頻率(f·)被調(diào)節(jié)到預(yù)定的值，所述方法包括步驟接收時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列(2)；確定CEO信號(hào)(9)，該CEO信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于所述等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列(2)的梳形頻譜中的單線的載波包絡(luò)偏移頻率；利用從所述CEO信號(hào)(9)得到的控制信號(hào)(1 控制聲光移頻器(1 ；和將短激光脈沖的未補(bǔ)償序列( 導(dǎo)向所述聲光移頻器(13)，從而以第一衍射級(jí)產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)，其中相關(guān)梳形頻譜的單線被偏移所述控制信號(hào)的頻率(fs)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被放大的所述CEO信號(hào)(9)用作所述控制信號(hào)(12)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了確定所述CEO信號(hào)(9)，所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列O)的一部分被導(dǎo)入f-to-2f干涉儀(5)。
4.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述CEO信號(hào)(9)從所述f-to-2f 干涉儀(5)的差拍信號(hào)(6)得出。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，得出所述CEO信號(hào)(9)包括對(duì)所述差拍信號(hào) (6)進(jìn)行頻率濾波。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，以鎖相方式耦接到所述差拍信號(hào)(6)或者經(jīng)濾波的差拍信號(hào)(6’)的振蕩器特別是電壓控制的振蕩器的信號(hào)用作所述CEO信號(hào)(9)。
7.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過包括偏移頻率的偏移頻率信號(hào)04)與所述CEO信號(hào)(9)進(jìn)行頻率混合而產(chǎn)生所述控制信號(hào)(12)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，從所述短激光脈沖序列(2)的電子轉(zhuǎn)換信號(hào)得出所述偏移頻率信號(hào)(M)，特別在于，在光敏檢測器08)處產(chǎn)生的重復(fù)信號(hào)09)受到電子頻率切分。
9.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列 (2)和/或所述聲光移頻器的第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)經(jīng)由一系列棱鏡(32、3；3)和/ 或光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡傳輸，從而補(bǔ)償所述聲光移頻器(1 的群時(shí)延色散，所述一系列棱鏡(32、33)和/或光柵和/或線性調(diào)頻反射鏡疊加適于所述聲光移頻器(13)的群時(shí)延色散的負(fù)群時(shí)延色散。
10.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以第一衍射級(jí)(14)從所述聲光移頻器(1 發(fā)出的至少所述短脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)經(jīng)由一個(gè)或數(shù)個(gè)角度色散元件例如棱鏡OO)傳輸，從而補(bǔ)償因聲光移頻器(13)中取決于波長的衍射而發(fā)生的空間線性調(diào)頻脈沖。
11.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行聲光移頻器(1 的中段頻率與時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列( 的梳形頻譜的單線的CEO頻率(f。TO)的粗略適配，特別是通過在產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列( 的激光器(3)的諧振器中進(jìn)行色散適配。
12.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述激光器(3)的CEO頻率 (2η + \λ被調(diào)節(jié)為大約一7 _/@，其中11 = 0、1、2-，并且‘是激光脈沖的重復(fù)頻率。
13.如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述載波包絡(luò)偏移頻率被調(diào)節(jié)為零值。
14.一種從時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列( 產(chǎn)生時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)的設(shè)備(1)，所述短激光脈沖的梳形頻譜包括等距單線，所述單線的載波包絡(luò)偏移頻率被調(diào)節(jié)為預(yù)定值，所述設(shè)備包括載波包絡(luò)偏移頻率確定單元(8)，用于產(chǎn)生電子CEO信號(hào)(9)，該CEO信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列( 的梳形頻譜中的單線的載波包絡(luò)偏移頻率(f。ro)；控制單元(10)，所述控制單元耦接到所述載波包絡(luò)偏移頻率確定單元(8)并從所述 CEO信號(hào)(9)得到控制信號(hào)(12)；和聲光移頻器(13)，所述聲光移頻器布置在所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列O)的光路中并受到所述控制信號(hào)(12)的控制并且布置成作為線性移頻器操作，以使以第一衍射級(jí) (14)發(fā)出所述時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)，其中相關(guān)梳形頻譜的單線偏移所述控制信號(hào)(12)的頻率(fs)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述控制單元(10)包括放大器(11)， 所述放大器的輸出信號(hào)用作控制信號(hào)(12)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述載波包絡(luò)偏移頻率確定單元(8)包括f-to-2f干涉儀( 和光敏檢測器(5’)，所述光敏檢測器接收差拍信號(hào)(6)，從所述差拍信號(hào)(6)得出所述CEO信號(hào)(9)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述載波包絡(luò)偏移頻率確定單元(8) 包括高頻濾波器(7)，以便對(duì)所述差拍信號(hào)(6)濾波，并且產(chǎn)生經(jīng)濾波差拍信號(hào)(6’)，從所述經(jīng)濾波差拍信號(hào)(6’ )得出所述CEO信號(hào)(9)。
18.如權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述載波包絡(luò)偏移頻率確定單元(8)包括振蕩器(21)，特別是電壓控制的振蕩器，所述振蕩器的輸出信號(hào)用作所述CEO信號(hào)(9)，其中所述振蕩器經(jīng)由耦接電路以鎖相方式耦接到所述差拍信號(hào)(6)或者所述經(jīng)濾波差拍信號(hào)(6，)。
19.如權(quán)利要求14至18任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述控制單元(10)設(shè)計(jì)成接收偏移頻率信號(hào)(M)，并包括頻率混合單元(25)，以通過所述偏移頻率信號(hào)04)與所述CEO信號(hào)(9)進(jìn)行頻率混合而產(chǎn)生所述控制信號(hào)(12)。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備(1)，其特征在于，提供另一光敏檢測器( )，用于從所述短激光脈沖序列( 產(chǎn)生表示所述短激光脈沖的重復(fù)頻率(f_)的電子重復(fù)信號(hào)09)； 并提供切分單元(30)，用于通過切分所述電子重復(fù)信號(hào)09)來得出所述偏移頻率信號(hào) 04)。
21.如權(quán)利要求14至20任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，一個(gè)或數(shù)個(gè)系列棱鏡 (32,33)和/或光柵和/或線性調(diào)頻脈沖反射鏡布置在所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列(2) 的光路和/或所述聲光移頻器(1 的第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)中以使適配于所述聲光移頻器(1 的群時(shí)延色散的負(fù)群時(shí)延色散疊加在所述短激光脈沖的未補(bǔ)償序列(2)和/或所述聲光移頻器的第一衍射級(jí)和/或第零衍射級(jí)上，從而補(bǔ)償所述聲光移頻器(13)的群時(shí)延色散。
22.如權(quán)利要求14至21任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，至少一個(gè)角度色散元件， 例如補(bǔ)償棱鏡(20)，相對(duì)于所述聲光移頻器(1 布置，以使以第一衍射級(jí)(14)發(fā)出的至少所述時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)經(jīng)由所述角度色散元件傳輸，從而補(bǔ)償因聲光移頻器(13)中取決于波長的衍射而導(dǎo)致的空間線性調(diào)頻脈沖。
23.如權(quán)利要求14至22任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，耦合模激光器C3)產(chǎn)生所述時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列O)，其中所述激光器C3)包括至少一個(gè)色散適配設(shè)備(3’)，從而將所述時(shí)間等距短激光脈沖的所述未補(bǔ)償序列O)的梳形頻譜的單線的CEO 頻率(f·)以非受控方式粗略地適配所述聲光移頻器(1 的中段頻率。
24.如權(quán)利要求14至23任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述時(shí)間等距短激光脈沖的所述未補(bǔ)償序列(2)的梳形頻譜的單線的CEO頻率(f。TO)從所述中段頻率偏離量小于所述聲光移頻器(1 的帶寬的50%，在所述偏離量范圍內(nèi)可以進(jìn)行聲光移頻器的中段頻率(14)的頻率偏移。
25.如權(quán)利要求14至M任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，可以得出所述控制信號(hào) (12)，使得所述時(shí)間等距短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列(17)的梳形頻譜的等距單線的載波包絡(luò)偏移頻率設(shè)置為零值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備(1)，藉此相對(duì)于相關(guān)梳形頻譜中所包含的單線的載波包絡(luò)偏移頻率補(bǔ)償耦合模激光器(3)的短激光脈沖序列(2、2)。本發(fā)明的目的是確定載波包絡(luò)偏移頻率并利用所述頻率來操作聲光移頻器(13)。在所述移頻器中，時(shí)間等距短激光脈沖的未補(bǔ)償序列以第一級(jí)發(fā)生衍射，以使梳形頻譜的單線偏移載波包絡(luò)偏移頻率。產(chǎn)生的短激光脈沖的經(jīng)補(bǔ)償序列具有梳形頻譜，其單線是短激光脈沖序列的單個(gè)光脈沖的重復(fù)頻率的整數(shù)倍。
文檔編號(hào)G02F1/33GK102265214SQ200980148560
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者克里斯蒂安·格雷賓, 塞巴斯蒂安·科克, 金特·施泰因邁爾 申請(qǐng)人:費(fèi)姆托激光產(chǎn)品股份有限公司