本發(fā)明涉及一種頻率可控激光裝置。具體來說，本發(fā)明涉及一種能夠以高頻率調(diào)制或線性調(diào)頻的頻率可控激光裝置。

背景技術(shù)：

已知在干擾測(cè)量法等中使用的經(jīng)線性調(diào)頻的激光裝置。具體來說，已知提供實(shí)施所謂的利特羅(Littrow)方案的激光裝置，其中激光腔包含準(zhǔn)直光被引導(dǎo)到其上的衍射光柵。衍射光柵的傾斜允許同時(shí)改變激光的頻率和腔長(zhǎng)，從而在沒有跳模的情況下提供所需頻率調(diào)諧。然而，利特羅布置具有必須使衍射光柵繞明確界定的樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的缺點(diǎn)。為提供光柵運(yùn)動(dòng)的必需精確性而所需要的極其穩(wěn)定的機(jī)械布置因此使得難以獲得高頻率調(diào)制速度。

這個(gè)問題在WO 2009/081160和WO 2010/070272中得到了解決。具體來說，WO 2009/081160描述了一種頻率可調(diào)諧外腔激光裝置，該激光裝置包括用于產(chǎn)生光束的激光源、光譜調(diào)諧元件，以及用于將光束引導(dǎo)到光譜調(diào)諧元件上的一個(gè)或多個(gè)另外的光學(xué)組件。該激光裝置的激光腔的光學(xué)組件構(gòu)成部分可在第一自由度中移動(dòng)，使得該可移動(dòng)光學(xué)組件在第一自由度中的移動(dòng)能同時(shí)改變激光腔的光學(xué)路徑長(zhǎng)度和光譜調(diào)諧元件的調(diào)諧頻率，由此提供其中跳模被抑制的頻率調(diào)諧。此外，有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度和調(diào)諧頻率對(duì)可移動(dòng)光學(xué)組件在除第一自由度外的自由度中進(jìn)行的任何移動(dòng)大體上不靈敏。

期望對(duì)頻率可調(diào)諧激光裝置(例如，WO 2009/081160和WO 2010/070272中描述的那些頻率可調(diào)諧激光裝置)提供進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種頻率可調(diào)諧激光裝置，其包括界定激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模的激光腔。每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率。激光腔包括腔模選擇器，腔模選擇器具有含有選擇特征的頻率響應(yīng)，該選擇特征可與多個(gè)腔模中的一個(gè)腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)，以激勵(lì)該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光。該腔模被標(biāo)示為“所選腔模”。腔模選擇器被配置為使得可通過腔模選擇器的預(yù)定移動(dòng)(例如，繞特定自由度的旋轉(zhuǎn))來選擇性地調(diào)節(jié)選擇特征的頻率。激光腔還包括腔調(diào)諧布置，用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)。腔調(diào)諧布置包括以光學(xué)方式串聯(lián)布置的多個(gè)反射元件?？赏ㄟ^腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)來選擇性地調(diào)節(jié)所選腔模的頻率，該預(yù)定移動(dòng)例如是繞特定自由度(例如，上文相對(duì)于腔模選擇器所述的相同自由度)的旋轉(zhuǎn)。激光裝置進(jìn)一步包括被配置為使腔模選擇器和腔調(diào)諧布置執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的致動(dòng)器(或包括用于使腔模選擇器和腔調(diào)諧布置執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的裝置)，其中選擇特征和所選腔模的相應(yīng)頻率由于同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)而至少跨表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

通過此類布置，可以跨至少預(yù)定參數(shù)范圍提供激光裝置的頻率調(diào)諧，其中防止了腔模之間的跳躍(即跳模)(即，實(shí)現(xiàn)了單模調(diào)諧)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供可快速調(diào)諧的窄線寬激光裝置。

腔模選擇器可與腔調(diào)諧布置分離。換句話說，腔模選擇器可由與腔調(diào)諧布置不同的光學(xué)組件形成。

腔模選擇器的對(duì)腔模選擇器的頻率響應(yīng)(具有選擇特征)有貢獻(xiàn)的那些部件可以與腔調(diào)諧布置的對(duì)調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度有貢獻(xiàn)以使腔模以頻率移動(dòng)的那些部件分離。

腔模選擇器的頻率響應(yīng)可以具有多個(gè)此類選擇特征，該選擇特征中的每一個(gè)可以潛在地激勵(lì)一個(gè)腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光，并且該選擇特征中的僅一個(gè)選擇特征與所選腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)。激光裝置可以進(jìn)一步包括具有頻率響應(yīng)的濾波器元件，該頻率響應(yīng)(a)具有濾波器特征，該濾波器特征可與腔模選擇器的與所選腔模對(duì)準(zhǔn)的選擇特征以頻率對(duì)準(zhǔn)，以及(b)與腔模選擇器的頻率響應(yīng)組合以產(chǎn)生激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的經(jīng)組合頻率響應(yīng)。致動(dòng)器被配置為使濾波器元件、腔模選擇器和腔調(diào)諧布置執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)，其中經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的選擇特征、濾波器特征和所選腔模的相應(yīng)頻率至少跨表征同時(shí)的協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種頻率可調(diào)諧激光裝置，其包括界定激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模的激光腔。每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率。激光腔包括腔模選擇器，該腔模選擇器具有含有選擇特征的頻率響應(yīng)，該選擇特征可與多個(gè)腔模中的一個(gè)腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)以激勵(lì)被標(biāo)示為所選腔模的該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光，可通過腔模選擇器的預(yù)定移動(dòng)來選擇性地調(diào)節(jié)選擇特征的頻率。腔模選擇器的頻率響應(yīng)具有多個(gè)此類選擇特征，該選擇特征中的每一個(gè)可以潛在地激勵(lì)一個(gè)腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光，并且該選擇特征中的僅一個(gè)選擇特征與所選腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)。激光裝置可以進(jìn)一步包括濾波器元件，該濾波器元件具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)(a)具有濾波器特征，該濾波器特征可與腔模選擇器的與所選腔模對(duì)準(zhǔn)的選擇特征以頻率對(duì)準(zhǔn)，以及(b)與腔模選擇器的頻率響應(yīng)組合以產(chǎn)生激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的經(jīng)組合頻率響應(yīng)。激光裝置進(jìn)一步包括被配置為使腔模選擇器和濾波器元件執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的致動(dòng)器(或包括用于使腔模選擇器和濾波器元件執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的裝置)，其中經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的選擇特征和濾波器特征的相應(yīng)頻率因此而至少跨表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

濾波器元件可由串聯(lián)布置的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具形成，其中多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具具有不同的標(biāo)準(zhǔn)具模間隔。

執(zhí)行同時(shí)的協(xié)調(diào)移動(dòng)的部件可通過耦合件機(jī)械地耦合到彼此，該耦合件將該部件以相對(duì)于彼此的固定關(guān)系維持，其中該致動(dòng)器被配置為使經(jīng)耦合的部件成組一起移動(dòng)。

同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)可以是執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的部件中的每一個(gè)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)是與相對(duì)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)角度。

同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)可以是執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的部件中的每一個(gè)的相同量的相對(duì)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。

相依性可以是對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的逆余弦相依性。

腔模選擇器可以包括衍射光柵。

腔模選擇器可以包括標(biāo)準(zhǔn)具，該標(biāo)準(zhǔn)具具有界定多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具模的相對(duì)的部分反射表面，其中該選擇特征或每個(gè)選擇特征為相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具?；蚺c相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具模相關(guān)。

腔模選擇器和濾波器元件可以共享共同的標(biāo)準(zhǔn)具。

在腔調(diào)諧布置的反射元件之間的空間中所提供的介質(zhì)可以具有與在腔模選擇器標(biāo)準(zhǔn)具的反射表面之間的空間中所提供的介質(zhì)大體上相同的折射率。

激光裝置可以包括反射元件的第一布置和第二布置，其中第一布置和第二布置的反射元件界定激光裝置的激光腔，并且第二布置的反射元件是腔調(diào)諧布置的反射元件。

第一布置的反射元件可被布置以界定激光腔的光學(xué)路徑，該光學(xué)路徑在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少兩次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)的反射元件。

腔調(diào)諧布置可以包括偶數(shù)個(gè)反射元件。

以光學(xué)方式串聯(lián)布置的腔調(diào)諧布置的多個(gè)反射元件可以被視為串聯(lián)中的每個(gè)反射元件被布置以引導(dǎo)光朝向串聯(lián)中的下一個(gè)反射元件(如果有下一個(gè)反射元件的話)。

腔調(diào)諧布置可以由材料襯底形成，其中腔調(diào)諧布置的反射元件形成于該材料襯底的表面上或由該表面形成。

激光裝置可以是外腔激光裝置，該激光裝置的激光腔是外部激光腔。

腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)可以是腔調(diào)諧布置作為整體的移動(dòng)，即，使得腔調(diào)諧布置的所有反射元件成組或單元一起移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種頻率可調(diào)諧激光裝置，其包括反射元件的第一布置和第二布置的。第一布置和第二布置的反射元件界定激光裝置的激光腔。激光腔提供激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模。每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率。第二布置的反射元件提供腔調(diào)諧布置，該腔調(diào)諧布置用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)。腔調(diào)諧布置的反射元件以光學(xué)方式串聯(lián)布置。可通過腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)(例如，繞特定自由度的旋轉(zhuǎn))來選擇性地調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度。第一布置的反射元件被布置以界定激光腔的光學(xué)路徑，該光學(xué)路徑在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少兩次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)的反射元件。

這至少相對(duì)于執(zhí)行激光腔的端面反射器功能的第一布置的反射元件適用，例如與激光源相關(guān)聯(lián)的反射元件。

第一布置的反射元件可被布置以界定在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少偶數(shù)次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)的反射元件的激光腔的光學(xué)路徑。

第一布置可以包括奇數(shù)個(gè)反射元件。

第一布置的反射元件中的至少一個(gè)可以是回射組件。

第一布置的反射元件中的至少一個(gè)是橫向位移組件，例如屋頂棱鏡。

第一布置的一對(duì)反射元件之間的間距可被布置為小于腔調(diào)諧布置的一對(duì)反射元件之間的間距的兩倍，更優(yōu)選地小于腔調(diào)諧布置的該對(duì)反射元件之間的間距，更優(yōu)選地小于腔調(diào)諧布置的該對(duì)反射元件之間的間距的一半，更優(yōu)選地小于腔調(diào)諧布置的該對(duì)反射元件之間的間距的四分之一，更優(yōu)選地小于腔調(diào)諧布置的該對(duì)反射元件之間的間距的十分之一。

第一布置的該對(duì)反射元件可以構(gòu)成激光裝置的端面鏡面。

腔調(diào)諧布置的反射元件中的至少兩個(gè)可以基本上彼此平行。

腔調(diào)諧布置可以包括偶數(shù)個(gè)反射元件。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光學(xué)裝置，其包括反射元件的第一布置和第二布置。第一布置和第二布置的反射元件界定光學(xué)裝置的光學(xué)腔(或光學(xué)諧振器或諧振器腔)。光學(xué)腔提供多個(gè)腔模(或諧振器模或諧振模)，其中每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率。第二布置的反射元件提供腔調(diào)諧布置，該腔調(diào)諧布置用于調(diào)節(jié)光學(xué)腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)。腔調(diào)諧布置的反射元件以光學(xué)方式串聯(lián)布置?？赏ㄟ^腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)(例如，繞特定自由度的旋轉(zhuǎn))來選擇性地調(diào)節(jié)光學(xué)腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度。第一布置的反射元件被布置以界定光學(xué)腔的光學(xué)路徑，該光學(xué)路徑在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少兩次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)的反射元件。第一布置的反射元件中的至少一個(gè)可以是或包括回射反射器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種激光裝置，其包括由串聯(lián)布置的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具形成的濾波器，其中多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具具有不同的標(biāo)準(zhǔn)具模間隔。多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具中的標(biāo)準(zhǔn)具優(yōu)選地是無源標(biāo)準(zhǔn)具。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種外腔激光裝置，其包括界定該激光裝置的激光腔的反射元件布置，激光腔提供激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模，其中每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率，其中反射元件中的至少一個(gè)是回射組件。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種外腔激光裝置，其包括界定該激光裝置的激光腔的反射元件布置，激光腔提供激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模，其中每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率，其中反射元件中的至少一個(gè)是橫向位移組件，例如屋頂棱鏡。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種頻率可調(diào)諧激光裝置，其包括腔模選擇器和腔調(diào)諧布置。腔模選擇器具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)具有可與激光裝置的所選腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)的選擇特征。腔調(diào)諧布置包括以光學(xué)方式串聯(lián)布置的多個(gè)反射元件，并用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)。該激光裝置進(jìn)一步包括用于使腔模選擇器和腔調(diào)諧布置執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的裝置，使得選擇特征和所選腔模的相應(yīng)頻率以對(duì)表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)大體上相同的相依性而改變。例如，可以使用具有共旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)具的潛望鏡來提供激光裝置的無跳模的調(diào)諧，尤其當(dāng)該潛望鏡被配置以提供主要余弦調(diào)諧響應(yīng)時(shí)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種頻率可調(diào)諧激光裝置，其包括腔模選擇器和濾波器元件。腔模選擇器具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)具有多個(gè)選擇特征，其中的一個(gè)與激光裝置的所選腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)。濾波器元件具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)(a)具有濾波器特征，該濾波器特征可與腔模選擇器的與所選腔模對(duì)準(zhǔn)的選擇特征以頻率對(duì)準(zhǔn)，以及(b)與腔模選擇器的頻率響應(yīng)組合以產(chǎn)生激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的經(jīng)組合頻率響應(yīng)。該激光裝置進(jìn)一步包括用于使腔模選擇器和濾波器元件執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的裝置，使得經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的選擇特征和濾波器特征的相應(yīng)頻率以對(duì)表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)大體上相同的相依性而改變。例如，可以使用共旋轉(zhuǎn)的濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具來增強(qiáng)激光裝置的無跳模的調(diào)諧。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括界定該光學(xué)裝置的光學(xué)腔的反射元件的第一布置和第二布置，其中該光學(xué)腔提供多個(gè)腔模。以光學(xué)方式串聯(lián)布置的第二布置的反射元件提供腔調(diào)諧布置，該腔調(diào)諧布置用于調(diào)節(jié)光學(xué)腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)?？赏ㄟ^腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)來選擇性地調(diào)節(jié)光學(xué)腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度。第一布置的反射元件被布置以界定光學(xué)腔的光學(xué)路徑，該光學(xué)路徑在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少兩次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)的反射元件。該光學(xué)裝置可以是頻率可調(diào)諧激光裝置，其中光學(xué)腔是該激光裝置的激光腔。例如，可以使用雙通作為手段以穩(wěn)定端面鏡面角偏移。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種激光裝置，其包括由串聯(lián)布置的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具構(gòu)成的濾波器，其中多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具具有不同的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具模間隔。例如，成對(duì)或成組的標(biāo)準(zhǔn)具可以用作用于標(biāo)準(zhǔn)具側(cè)模抑制的多層濾波器的替代方案。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種外腔激光裝置，其包括界定該激光裝置的激光腔的反射元件布置，其中反射元件中的至少一個(gè)是回射或橫向位移組件。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種機(jī)制(例如從光學(xué)組件反射和/或傳輸)，該機(jī)制用于監(jiān)測(cè)發(fā)出激光的腔模與腔模選擇器的選擇特征的對(duì)準(zhǔn)并將此監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)機(jī)制結(jié)合以維持它們的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。調(diào)節(jié)機(jī)制可以是二極管驅(qū)動(dòng)電流，和/或二極管溫度，和/或腔中的至少一個(gè)元件的溫度，和/或腔中的各種調(diào)諧部件/光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)/平移。

應(yīng)注意，根據(jù)如上文所定義的本發(fā)明的任何方面編寫的補(bǔ)充說明適當(dāng)時(shí)同等地適用于本發(fā)明的其它方面。

附圖說明

現(xiàn)將借助于實(shí)例參考附圖，在附圖中：

圖1是適用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例的激光裝置的示意圖；

圖2是與圖1的激光裝置相關(guān)聯(lián)的多個(gè)離散激光腔模的示意性圖示；

圖3是在本發(fā)明的實(shí)施例中用作腔模選擇器的標(biāo)準(zhǔn)具的示意性圖示，具有用于推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)具的標(biāo)準(zhǔn)具模的標(biāo)注；

圖4是與圖2的激光腔模組合的圖3的腔模選擇器的多個(gè)模(選擇特征)的示意性圖示；

圖5是濾波器(和/或增益介質(zhì)的吸收帶)對(duì)圖4的組合的標(biāo)準(zhǔn)具模和腔模響應(yīng)的作用的示意性圖示；

圖6是在本發(fā)明的實(shí)施例中用作腔調(diào)諧布置的潛望鏡布置的示意性圖示；

圖7是圖6的替代型式，具有用于推導(dǎo)腔調(diào)諧布置的調(diào)諧響應(yīng)的額外標(biāo)注；

圖8是圖6的另一替代型式，具有用于推導(dǎo)腔調(diào)諧布置的調(diào)諧響應(yīng)的額外標(biāo)注；

圖9是玻璃板的示意性表示，具有用于推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)具的腔調(diào)諧作用的額外標(biāo)注；

圖10A和10B示出了圖6中示出的潛望鏡或腔調(diào)諧布置的替代方案；

圖11示意性地示出了圖6中示出的方案的一個(gè)實(shí)際布置，包含對(duì)圖6的端面反射器的可能改進(jìn)；

圖12是圖11的布置的有利修改的示意性圖示；

圖13是圖12的變化形式，示出了使用橫向位移組件的作用；

圖14示出了寬帶濾波器元件的替代方案，其中與模選擇標(biāo)準(zhǔn)具組合使用額外標(biāo)準(zhǔn)具；

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光裝置的一般化示意性圖示；以及

圖16示出了圖11中示出的潛望鏡布置的多個(gè)替代方案。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，將首先參考圖1研究可調(diào)諧窄線寬激光裝置相關(guān)的背景技術(shù)和理論。

圖1示出了可調(diào)諧外腔激光裝置1，該激光裝置包括光學(xué)增益介質(zhì)2(例如，由半導(dǎo)體二極管形成)，該光學(xué)增益介質(zhì)具有含抗反射涂層的正面4和含反射涂層的背面6。布置在光學(xué)增益介質(zhì)2正面的耦合透鏡8使光被耦合進(jìn)和離開光學(xué)增益介質(zhì)2。在其正面14上具有部分反射涂層的透光光學(xué)元件12被布置成構(gòu)成諧振外激光腔5，其中該激光腔5的腔長(zhǎng)由光學(xué)增益介質(zhì)2的背面6與光學(xué)元件12的正面14之間的距離L_c界定。由于光學(xué)元件12的正面14上的涂層是部分透射的，因此來自激光腔5的一些光穿過光學(xué)元件12以形成來自激光裝置1的輸出16。

當(dāng)然，可能有其它外腔激光裝置布置。例如，通過在光學(xué)增益介質(zhì)2的背面6上具有部分反射涂層以及在光學(xué)元件12的正面14上具有完全反射涂層，可以替代地從光學(xué)增益介質(zhì)2的背面獲得來自激光裝置1的輸出16。替代地，通過包含光束分光器組件(未示出)可從激光裝置1引出光。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于清楚其它布置。

激光裝置1還包括呈標(biāo)準(zhǔn)具10形式的光譜調(diào)諧元件，以及濾波器20，該濾波器布置在激光腔5內(nèi)的激光的光學(xué)路徑中。標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20的作用將在下文更詳細(xì)地描述。還如下文所闡述的，標(biāo)準(zhǔn)具10在本文中也稱為腔模選擇器。

現(xiàn)在忽略標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20的作用，激光腔5產(chǎn)生如圖2中示意性示出的多個(gè)離散腔模，每個(gè)腔模具有不同頻率(以不同頻率為中心)。腔模由腔長(zhǎng)度內(nèi)的完整回合的光學(xué)路徑長(zhǎng)度2n_cL_c來界定，其等于真空波長(zhǎng)的整數(shù)倍：

2n_cL_c＝m_cλ₀

其中：

L_c是腔長(zhǎng)度

λ₀是真空中的波長(zhǎng)

n_c是腔中的光學(xué)折射率

m_c是一個(gè)整數(shù)

以上表達(dá)式可視為激光腔的連續(xù)傳遞之間的光學(xué)路徑差Δ，并可通過使用以下表達(dá)式關(guān)于真空頻率v₀而不是真空波長(zhǎng)λ₀來寫出：

c＝λ₀v₀

其中c是真空中的光速，且v_c是腔模頻率(其與真空頻率v₀相同)。

這得出：

可以重新整理以上表達(dá)式以提供關(guān)于腔模頻率v_c的表達(dá)式：

因此相鄰腔模之間的頻率間隔為：

此頻率間隔在圖2上進(jìn)行了標(biāo)記。圖2中示出的離散腔模界定了激光裝置的可能操作頻率，因?yàn)榧す鈨H能以那些離散頻率發(fā)出激光。為了確保單模操作，有必要使那些腔模中的僅一個(gè)腔模優(yōu)先。

使單個(gè)腔模優(yōu)先的一種方法是在激光腔5中包含標(biāo)準(zhǔn)具10。如圖3中所示，標(biāo)準(zhǔn)具10由彼此大體上平行的具有垂直間距t_e的兩個(gè)部分反射表面17、19構(gòu)成。光線11相對(duì)于表面法線成角度α入射在標(biāo)準(zhǔn)具10上，而標(biāo)準(zhǔn)具10內(nèi)的光學(xué)路徑相對(duì)于表面法線成角度β_e。

參考圖3上標(biāo)記的點(diǎn)A、B、D、E和F，通過以下表達(dá)式給出標(biāo)準(zhǔn)具10的連續(xù)傳遞之間的光學(xué)路徑差Δ(即光線13與15之間的光學(xué)路徑差)：

Δ＝(BD+DE)n_e-(BF)n_c

＝2(DE)n_e-(BF)n_c

其中n_e是標(biāo)準(zhǔn)具10中的光學(xué)折射率。

根據(jù)基本三角學(xué)可知：

BF＝BE sinα

并且還可知：

BE＝2 DE sinβ_e

因此：

BF＝2 DE sinβ_e sinα

將此表達(dá)式代入關(guān)于Δ的表達(dá)式中，獲得以下：

Δ＝2DE(n_e-n_c sinβ_e sinα)

同樣，根據(jù)基本三角學(xué)可知：

根據(jù)斯涅爾定律還可知：

這因此得出：

標(biāo)準(zhǔn)具模由等于整數(shù)真空波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)具10的連續(xù)傳遞之間的光學(xué)路徑差Δ來界定(與上文腔模的界定類似)：

2n_et_e cosβ_e＝m_eλ₀

其中：

m_e是整數(shù)

λ₀是真空中的波長(zhǎng)

同樣，以上表達(dá)式可通過使用以下表達(dá)式關(guān)于頻率v₀而不是波長(zhǎng)λ₀來寫出：

c＝λ₀v₀＝λ₀v_e

其中v_e是標(biāo)準(zhǔn)具模頻率(其與真空頻率v₀相同)。

這得出關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)具模頻率v_e的以下表達(dá)式：

比較此表達(dá)式與上文推導(dǎo)出的關(guān)于腔模頻率v_c的表達(dá)式：

可以通過考慮“標(biāo)準(zhǔn)具長(zhǎng)度”L_e將標(biāo)準(zhǔn)具表達(dá)式置于類似形式，該L_e不固定而是根據(jù)以下表達(dá)式變化：

L_e＝t_e cosβ_e

因此：

通過使得L_e<<L_c，標(biāo)準(zhǔn)具模間距變得比腔模間距大得多，并且出現(xiàn)經(jīng)組合的腔和標(biāo)準(zhǔn)具增益，如圖4中示意性地示出。

如圖4中所示，標(biāo)準(zhǔn)具增益(或頻率響應(yīng))有效地疊加腔增益上，使得標(biāo)準(zhǔn)具增益以周期方式起作用從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具增益函數(shù)的包絡(luò)來抑制腔模。由于圖4中標(biāo)記為‘0’的腔模與標(biāo)準(zhǔn)具模增益中的峰值最佳地對(duì)準(zhǔn)(其它標(biāo)準(zhǔn)具模峰值與腔模略微偏移)，因此由于該腔模具有最大增益而激勵(lì)該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光。

因此，理論上，根據(jù)圖4的激光設(shè)置將以腔?！?’的頻率運(yùn)行單模。標(biāo)準(zhǔn)具10起作用以挑選或選擇特定腔模用作主模。換句話說，標(biāo)準(zhǔn)具10執(zhí)行腔模選擇器的功能，該腔模選擇器具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)具有可與多個(gè)腔模的特定腔模(腔模‘0’)以頻率對(duì)準(zhǔn)以激勵(lì)該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的選擇特征(標(biāo)準(zhǔn)具?！甼’)而且該選擇特征(標(biāo)準(zhǔn)具模‘k’)的頻率可通過標(biāo)準(zhǔn)具10的旋轉(zhuǎn)而選擇性地調(diào)節(jié)。

然而，從圖4可見，與標(biāo)準(zhǔn)具?！甼’(其環(huán)繞腔模‘0’)相鄰的標(biāo)準(zhǔn)具模具有非常接近標(biāo)準(zhǔn)具模增益峰值的腔模。因此可以理解，主要激光模將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具長(zhǎng)度和腔長(zhǎng)度中的一個(gè)或兩個(gè)的輕微變動(dòng)非常敏感，這會(huì)導(dǎo)致不期望的模跳躍。在這方面，模跳躍是當(dāng)激光在腔模之間跳變或‘跳躍’時(shí)，因此輸出光也在不同頻率之間不當(dāng)?shù)靥S。

因此，由于無法理想地保證標(biāo)準(zhǔn)具模相對(duì)于腔模的位置，所以除標(biāo)準(zhǔn)具10以外還可以使用(單峰)濾波器以提供標(biāo)準(zhǔn)具模中除一個(gè)以外其余所有的標(biāo)準(zhǔn)具模的更確定的抑制。

圖5中示意性地示出了對(duì)于具有安裝到位的寬帶濾波器20的激光裝置1的凈腔增益，其中濾波器峰與腔模‘0’對(duì)準(zhǔn)。通過由寬帶濾波器20提供的額外抑制，激光裝置1現(xiàn)將以腔?！?’的頻率更可靠地運(yùn)行單模，即使標(biāo)準(zhǔn)具10或?yàn)V波器20的增益(尤其是濾波器20的增益)存在輕微錯(cuò)位。(激光介質(zhì)的自然增益分布的確還實(shí)際上用作自然寬帶濾波器，且這在一些應(yīng)用中可能足以。)

如果可以使腔?！?’和標(biāo)準(zhǔn)具模‘k’以經(jīng)充分同步的方式沿著頻率軸v移動(dòng)，那么激光裝置1也是單?？烧{(diào)諧的(即，可在不跳躍到另一模的情況下調(diào)諧)。在此上下文中，“經(jīng)充分同步”可以理解為在腔模與標(biāo)準(zhǔn)具模之間引入(歸因于調(diào)諧)的頻率差，其小于腔模間隔的一半或相較于腔模間隔的的一半為小，即：

對(duì)于小于正或負(fù)標(biāo)準(zhǔn)具模間隔的一半的調(diào)諧范圍，即小于：

寬帶濾波器20可以是穩(wěn)定的。對(duì)于較寬的調(diào)諧范圍，濾波器峰也應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)具模運(yùn)動(dòng)充分地同步。在此意義上的充分地同步可以理解為濾波器峰與標(biāo)準(zhǔn)具模之間引入(歸因于調(diào)諧)頻率差，其小于標(biāo)準(zhǔn)具模間隔的一半或相較于標(biāo)準(zhǔn)具模間隔的一半為小，即：

從關(guān)于圖3的以上論述，可以清楚地是，通過改變?nèi)肷浣铅?以及由此改變內(nèi)角β_e)可以使標(biāo)準(zhǔn)具模沿著頻率軸移動(dòng)。上文推導(dǎo)了關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)具模頻率v_e的表達(dá)式，復(fù)制如下：

現(xiàn)在，已知寬帶多層濾波器的峰值頻率v_f沿著頻率軸移動(dòng)大致為：

其中β_f是濾波器20內(nèi)的有效光學(xué)路徑角。

基于以上精確的分析，本申請(qǐng)人已了解，歸因于標(biāo)準(zhǔn)具模頻率和濾波器峰兩者對(duì)光學(xué)路徑角β的逆余弦相依性，將通過標(biāo)準(zhǔn)具10的旋轉(zhuǎn)以及寬帶濾波器20與標(biāo)準(zhǔn)具10的共旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光裝置的有效調(diào)諧布置。需強(qiáng)調(diào)的是，本文中對(duì)“逆余弦相依性”的引用是對(duì)乘法逆元素(即余弦的互逆)而不是函數(shù)逆元素(即，反余弦)的引用。

本申請(qǐng)人還已經(jīng)從上文的分析中了解，為了確保腔模也與標(biāo)準(zhǔn)具模和濾波器峰同步地移動(dòng)，理想的是要求使腔模也以與標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20相同的逆余弦旋轉(zhuǎn)相依性來一定程度地改變。

本申請(qǐng)人提出可以通過圖6中示出的布置實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中通過布置在第一固定端面鏡面26與第二固定端面鏡面28之間的可旋轉(zhuǎn)單元30承載標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20，第二固定端面鏡面28布置成大體上平行于第一固定端面鏡面26。

如下文將進(jìn)一步看到的，外部鏡面26和28分別對(duì)應(yīng)于圖1中示出的激光裝置1的反射表面6和14。然而，腔長(zhǎng)度在圖6寫成t_c而不是L_c，因?yàn)閠_c是固定距離，而有效激光腔長(zhǎng)度L_c將取決于可旋轉(zhuǎn)單元30的旋轉(zhuǎn)角度而變化；這將在下文明顯可見。

可旋轉(zhuǎn)單元30還承載以“潛望鏡”布置朝向彼此布置的第一內(nèi)部鏡面22和第二內(nèi)部鏡面24(鏡面22和24相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)單元30為“內(nèi)部”的，與相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)單元30為“外部”的鏡面26和28區(qū)分開來)。第一鏡面22和第二鏡面24由此耦合在一起并且具有相對(duì)于彼此的固定位置，向內(nèi)朝向大體上彼此平行的反射表面。可旋轉(zhuǎn)單元30(以及由此第一鏡面22和第二鏡面24以及標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20)可在由箭頭31示出的方向上旋轉(zhuǎn)。

通過此類布置，以及通過恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏目尚D(zhuǎn)單元30，來自第一外部鏡面26的光通過第一內(nèi)部鏡面22朝向第二內(nèi)部鏡面24反射，第二內(nèi)部鏡面24繼而使該光朝向第二外部鏡面28反射。光垂直于第一外部鏡面26和第二外部鏡面28入射。由于可旋轉(zhuǎn)單元30中的鏡面22、24的潛望鏡布置，可旋轉(zhuǎn)單元30可以被稱為“潛望鏡”單元。

可以考慮激光裝置1具有反射元件的第一和第二不同布置。第一外部鏡面26和第二外部鏡面28組成反射元件的第一布置，而第一內(nèi)部鏡面22和第二內(nèi)部鏡面24組成反射元件的第二布置(對(duì)應(yīng)于潛望鏡單元30)。第一和第二布置的反射元件一起界定激光裝置1的激光腔。第二布置的反射元件以光學(xué)方式串聯(lián)布置，從而形成潛望鏡類布置，并且(如下文將更詳細(xì)闡述)提供用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度的腔調(diào)諧布置。

穿過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的光學(xué)路徑具有圖7中示出的形式。為簡(jiǎn)單起見，可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30在圖7中示出為具有等于第一內(nèi)部鏡面22與第二內(nèi)部鏡面24之間的間距t_p的范圍，其中該單元30用具有折射率n_p的介質(zhì)填充。在單元30外部的激光腔5中，存在具有折射率n_c的介質(zhì)。這種簡(jiǎn)化僅僅是為了解釋的目的，其中分析是針對(duì)在第一內(nèi)部鏡面22的平面與第二內(nèi)部鏡面24的平面之間具有潛望鏡材料的潛望鏡單元30(例如，其中潛望鏡單元30由具有反射區(qū)域以形成鏡面22、24的單一件透明材料制成)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于推導(dǎo)出針對(duì)替代布置的分析，其中潛望鏡材料的范圍不與第一內(nèi)部鏡面22的平面和第二內(nèi)部鏡面24的平面重合而是簡(jiǎn)單延伸，并且該布置不影響本發(fā)明的基本原理。如下文將看到的，在一個(gè)實(shí)施方案中，潛望鏡單元30至少用空氣填充，因此在單元30內(nèi)部和外部?jī)烧叩牟牧舷嗤?n_p＝n_c)。

出于推導(dǎo)穿過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的光學(xué)路徑長(zhǎng)度的目的，重新呈現(xiàn)圖7作為圖8，其中包含一些額外標(biāo)注。參考圖8，穿過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的光學(xué)路徑長(zhǎng)度可以寫成該單元30外部的光學(xué)路徑長(zhǎng)度和該單元30內(nèi)部的光學(xué)路徑長(zhǎng)度的總和：

路徑＝n_c(t_c-(AC+BF))+n_p(AB+BD+DE)

由于AB＝BD＝DE，所以上式可以表達(dá)為：

路徑＝n_ct_c-n_c(AC+BF)+3n_p(AB)

根據(jù)基本三角學(xué)和光學(xué)可知：

BF＝BE sinα

BE＝2DE sinβ_p

DE＝AB

因此：

可以推導(dǎo)出針對(duì)AC的表達(dá)式如下：

因此：

n_c(AC+BF)＝AB(n_c cosα cosβ_p+3n_p sin²β_p)

將此式放入光學(xué)路徑的表達(dá)式中，得出：

路徑＝n_ct_c-AB(n_c cosαcosβ_p+3n_p sin²β_p)+3n_p(AB)

＝n_ct_c-AB(n_c cosαcosβ_p+3n_p(1-cos²β_p)-3n_p)

＝n_ct_c-AB(n_c cosαcosβ_p-3n_pcos²β_p)

根據(jù)基本三角學(xué)可知：

因此，穿過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的光學(xué)路徑的表達(dá)式變?yōu)椋?/p>

對(duì)于用與腔相同的材料填充的潛望鏡單元30(例如，兩者均用空氣填充)，以下成立：

n_p＝n_c

β_p＝α

在這種情況下，穿過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的光學(xué)路徑的表達(dá)式變?yōu)椋?/p>

路徑＝n_c(t_c-t_p cosα)+3n_ct_p cosα

＝n_c(t_c+2t_p cosα)

因此，有效腔長(zhǎng)度L_c通過以下表達(dá)式給出：

L_c＝t_c+2t_p cos α

當(dāng)t_c＜＜2t_p cosα?xí)r，這進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

L_c≈2t_p cosα

以上近似(t_c＜＜2t_p cosα)在實(shí)踐中易于實(shí)現(xiàn)，尤其是通過充氣的潛望鏡單元30(或在潛望鏡介質(zhì)與腔介質(zhì)相同的情況下)；下文將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)地研究。

通過安裝到位的潛望鏡單元30，腔模同樣由等于整數(shù)波長(zhǎng)的腔的連續(xù)傳遞之間的光學(xué)路徑差Δ來界定(與上文標(biāo)準(zhǔn)具和無潛望鏡的腔模的界定類似)：

當(dāng)使用腔長(zhǎng)度的近似表達(dá)式時(shí)，給出以下：

這給出有關(guān)腔模頻率v_c的以下(近似)表達(dá)式：

將經(jīng)充氣的潛望鏡激光腔模的以上表達(dá)式與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具模的先前表達(dá)式進(jìn)行比較，可了解：

而

由于對(duì)于經(jīng)充氣的標(biāo)準(zhǔn)具10(或在標(biāo)準(zhǔn)具介質(zhì)與腔介質(zhì)相同的情況下)而言，內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具角度β_e＝α，因此可以使模調(diào)諧對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α具有大體上相同的相依性，并且可以實(shí)現(xiàn)跨明顯調(diào)諧范圍的單模(即，無跳模)激光操作。

如果標(biāo)準(zhǔn)具10或潛望鏡單元30含有具有不同折射率的材料(并且鑒于以上近似t_c<<2t_p cosα)，那么可了解，調(diào)諧匹配僅是近似，然而此類布置歸因于經(jīng)匹配的逆余弦相依性而仍然提供跨寬廣范圍的非常好的單模(即，無跳模)性能。

潛望鏡單元30中的鏡面22、24的布置執(zhí)行腔調(diào)諧布置的功能，其用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)，其中可通過腔調(diào)諧布置的旋轉(zhuǎn)選擇性地調(diào)節(jié)所選腔模的頻率。

此外，當(dāng)腔模選擇器(標(biāo)準(zhǔn)具10)和腔調(diào)諧布置(潛望鏡單元30)通過彼此的共旋轉(zhuǎn)來實(shí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)具?！甼’(選擇特征)和腔?！?’(所選腔模)的相應(yīng)頻率至少跨旋轉(zhuǎn)角度的預(yù)定范圍以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的大體上相同的相依性而改變。通過此類布置，至少在其中抑制跳模的該預(yù)定范圍上提供激光裝置1的頻率調(diào)諧。

現(xiàn)將研究相較于如例如WO 2010/070272中所公開的僅旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)具而使用共旋轉(zhuǎn)的潛望鏡布置的優(yōu)勢(shì)。另外，還將研究上述近似的有效性。

可以通過與圖8中示出的用于腔中潛望鏡布置的腔模非常類似的方式來推導(dǎo)用于具有僅旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)具(例如，或者由玻璃制成，或者在填充有另一介質(zhì)的間隙的任一側(cè)具有玻璃的厚度)的腔中標(biāo)準(zhǔn)具布置的腔模。

使用玻璃板，圖8的BD、DE和BF段在分析中不具有重要作用，僅AB和AC段相關(guān)。圖9中示出玻璃板(代表標(biāo)準(zhǔn)具10)的光學(xué)路徑，其中n_g是玻璃的折射率且β_g是玻璃內(nèi)的內(nèi)角。

光學(xué)路徑界定如下：

路徑＝n_c(t_c-AC)+n_g(AB)

根據(jù)先前分析，已經(jīng)知道：

因此：

將所推導(dǎo)出的關(guān)于腔中潛望鏡布置和腔中標(biāo)準(zhǔn)具布置的腔光學(xué)路徑進(jìn)行比較：

潛望鏡路徑＝n_c(t_c-t_p cosα)+3n_p t_p cosβ_p

標(biāo)準(zhǔn)具(玻璃板)路徑＝n_c(t_c-t_g cosα)+n_gt_g cosβ_g

可見這些非常相似，不同之處在于最后項(xiàng)(nt cosβ)的倍數(shù)。這兩個(gè)光學(xué)路徑對(duì)α和β兩者均具有相依性。然而，關(guān)鍵區(qū)別在于，使用潛望鏡布置，可以通過使可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30充氣(或至少具有與腔相同的材料，即，n_p＝n_c)而使α和β相等。如上文可見，左邊的余弦項(xiàng)抵消右邊的三個(gè)余弦項(xiàng)中的一個(gè)，從而潛望鏡光學(xué)路徑減小為：

光學(xué)路徑＝n_c(t_c+2t_p cosα)

如果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具10嘗試相同的表達(dá)式，那么余弦項(xiàng)將彼此完全抵消，僅保留n_ct_c項(xiàng)并且對(duì)旋轉(zhuǎn)沒有相依性(自然地，是因?yàn)椴Ａб呀?jīng)由空氣替代)。通過腔和標(biāo)準(zhǔn)具10的相異且不同的折射率，保留對(duì)α和β兩者的相依性，因此腔模頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)角度不像對(duì)于潛望鏡布置那樣存在純粹的逆余弦相依性。

此外，如上所述，通過潛望鏡布置，可以進(jìn)行額外近似使得t_c<<2t_p cosα，從而將光學(xué)路徑減小為對(duì)α的幾乎純粹的余弦相依性：

路徑＝n_c(t_c+2t_p cosα)

并保留對(duì)腔模頻率v_c的幾乎或大體上純粹的逆余弦相依性：

在實(shí)踐中使用如圖10A中所示的用于可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的布置可以易于實(shí)現(xiàn)此近似(t_c<<2t_p cosα)。腔長(zhǎng)度t_c可以是任何值，例如零。其甚至可以是負(fù)值。通過設(shè)計(jì)設(shè)定腔長(zhǎng)度t_c以獲得潛望鏡單元30與標(biāo)準(zhǔn)具10的最佳調(diào)諧匹配。例如，如果標(biāo)準(zhǔn)具10是固體玻璃而潛望鏡單元30是經(jīng)充氣的，那么正的腔長(zhǎng)度t_c可以獲得最佳調(diào)諧范圍。如果兩者都是經(jīng)充氣的，那么原則上腔長(zhǎng)度t_c＝0是最佳的，但是在實(shí)踐中典型的將是大約接近零。受到玻璃厚度(例如準(zhǔn)直透鏡、濾波器襯底和玻璃襯底)影響，最佳腔長(zhǎng)度t_c可以實(shí)際上略微為負(fù)。

圖10B示出了圖10A的變化形式，在潛望鏡單元30中具有四個(gè)鏡面22a、22b、24a和24b而不是兩個(gè)?？梢酝ㄟ^例如回射器(例如，屋頂棱鏡，貓眼反射器或角形反射器)等單個(gè)組件來提供右側(cè)的一對(duì)相鄰鏡面22a、22b，并且類似地提供左側(cè)的一對(duì)相鄰鏡面24a、24b。

綜上所述，可旋轉(zhuǎn)潛望鏡布置的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具響應(yīng)的匹配(或至少更接近的近似)，因此對(duì)于較寬廣范圍(在開始分解任何近似之前)腔模和標(biāo)準(zhǔn)具模以相同速率同步地沿著頻率軸移位。t_c接近零的經(jīng)充氣的標(biāo)準(zhǔn)具10和經(jīng)充氣的潛望鏡單元30通常具有最佳性能(在實(shí)踐中潛在地具有中心波長(zhǎng)的百分之幾的單模調(diào)諧范圍)。即使使用固體標(biāo)準(zhǔn)具和正t_c，調(diào)諧范圍仍比WO 2010/070272的先前考慮的方案得到改進(jìn)(例如大于中心波長(zhǎng)0.5％)。

圖11中示出了圖6中示出的方案的一個(gè)實(shí)際布置。圖11與圖6中示出的圖示的不同之處在于其示出了圖1的光學(xué)增益介質(zhì)2和準(zhǔn)直透鏡8，并且示出了被配置為使可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30在由箭頭31示出的方向上旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器40。致動(dòng)器40將包含執(zhí)行此類運(yùn)動(dòng)必需的所有電機(jī)和控制電子裝置(未示出)，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于清楚其詳細(xì)情況。例如，對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提供驅(qū)動(dòng)軸的電機(jī)并非必不可少的，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于了解，此類運(yùn)動(dòng)可替代地通過結(jié)合適用的耦合件和樞軸的一個(gè)或多個(gè)線性驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)。

在這方面中，還應(yīng)指出，可旋轉(zhuǎn)群組或單元30的平移對(duì)激光裝置1的調(diào)諧沒有影響，因此該方案受平移的影響較小。因此，無論使用任何機(jī)制來提供旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，該方案都將對(duì)同時(shí)引起的任何平移移動(dòng)不靈敏。這使得方案穩(wěn)定，并且意味著不需要復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制。

然而，如果端面鏡面28例如歸因于機(jī)械偏移而傾斜，那么激光腔可能失去對(duì)準(zhǔn)。為了克服這個(gè)問題并且提供改進(jìn)的穩(wěn)定性，期望用回射組件(例如，如圖11中示意性地示出的貓眼反射器或角形反射器)替代端面鏡面28。貓眼反射器包括折射光學(xué)元件和反射表面，其被布置以使得折射元件的焦面與反射表面(通常是透明的球體和球形鏡面)相符。角形反射器包括一組三個(gè)相互垂直的反射表面，其被布置為如同形成立方體的邊角一般。

當(dāng)然將了解到的是，標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20可以布置在可旋轉(zhuǎn)單元30內(nèi)沿著光學(xué)路徑的任一點(diǎn)處，且不必布置在圖6、10和11中示出的位置處。標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20可以各自單獨(dú)地且獨(dú)立地放置在沿著穿過可旋轉(zhuǎn)單元30的光學(xué)路徑的底部、中間和頂部支線中的任一個(gè)的任何位置處。標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20甚至可以被布置為沿著光學(xué)路徑的同一支線鄰近彼此。實(shí)際上，在一些實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20的功能可以組合到單個(gè)組件中。

取決于腔中使用的增益材料，可為有利的是略微偏移潛望鏡幾何形狀以補(bǔ)償材料色散從而使可用單模的操作范圍最大化。作為引入幾何誤差的替代方案，可能同等地將補(bǔ)償色散成分充分引入到腔中或調(diào)節(jié)操作參數(shù)(例如，二極管注入電流)以實(shí)現(xiàn)相同目的。

參考圖11中示出的布置，本申請(qǐng)人已經(jīng)了解，端面反射器28處的激光束歸因于潛望鏡單元30的動(dòng)作而進(jìn)行的橫向運(yùn)動(dòng)會(huì)使回射器方案難以實(shí)施到某些要求高的應(yīng)用中所需的高精度。通過如圖12中所示的修改后的方案可以克服此問題以提供改進(jìn)的穩(wěn)定性。

圖12的方案主要基于圖11中示出的方案，關(guān)鍵區(qū)別在于激光束通過可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30被傳回，使用額外反射器29(其可以是回射組件)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。額外反射器29構(gòu)成上文參考圖6描述的反射元件的第一布置的部分，并且現(xiàn)在實(shí)際上是激光腔的端面反射器(而不是反射器28)。在圖12中，標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20示出為單個(gè)元件，其中返回的光束不穿過標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20(但是在另一實(shí)施例中，其可以穿過標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20中的一個(gè)或兩個(gè)，即使這不是所要的)。此類布置保持了所選腔模頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的逆余弦相依性，因此潛望鏡布置的上述優(yōu)勢(shì)仍適用。

可以由橫向位移組件(例如屋頂棱鏡、角形棱鏡或透鏡/反射器)替代反射器28以方便組件的放置，并且避免通過標(biāo)準(zhǔn)具10的入射角的光束截割和匯集。這在圖13中示出，圖13展現(xiàn)使用橫向位移組件作為反射器28已經(jīng)在組件10、20與虛線示出的光束之間形成更多間隙。

雖然上文描述了使可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是重要的是該單元30相對(duì)于其它組件的旋轉(zhuǎn)。因此，替代的可能是保持該單元30靜止而使其它組件旋轉(zhuǎn)，或使用組合來獲得相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

在以上描述的實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)具10執(zhí)行腔模選擇器的功能。然而，本發(fā)明不限于將標(biāo)準(zhǔn)具用作腔模選擇器。更為概括性的，適用于本發(fā)明的腔模選擇器將具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)具有可與特定腔模以頻率對(duì)準(zhǔn)以激勵(lì)該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的選擇特征(例如標(biāo)準(zhǔn)具的模峰值)。例如，腔模選擇器可以是衍射光柵。

還將了解到的是，選擇特征不需要對(duì)應(yīng)于頻率響應(yīng)中的最大值的精確點(diǎn)，而是可以視為涵蓋包括該最大值的頻率的有限范圍。因此，在標(biāo)準(zhǔn)具的情況下(其中選擇特征是標(biāo)準(zhǔn)具模增益的峰值)，選擇特征不需要正好是最大值本身。實(shí)際上，“峰值”或“選擇特征”可以在該最大值的任一側(cè)延伸，例如，延伸到峰值高度的一半或峰值范圍的一些其它合適的界定。在此上下文中的“峰值”可能是有限寬度的特征，并且將不必意指最大值的點(diǎn)。

因此，當(dāng)在本文中陳述選擇特征與腔模頻率對(duì)準(zhǔn)時(shí)，選擇特征的任何部分(不管如何定義)與腔模頻率對(duì)準(zhǔn)就足以。具體來說，在實(shí)踐中無需選擇特征的峰值的最大值與腔模的峰值精確地對(duì)準(zhǔn)，即使這可能是獲得最佳調(diào)諧性能優(yōu)選的。唯一需要的就是當(dāng)以頻率而與所選腔模對(duì)準(zhǔn)時(shí)，選擇特征激勵(lì)該腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光。

此外，雖然以上實(shí)施例描述了組件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)以獲得激光裝置的調(diào)諧，但是可設(shè)想的是可以通過平移或甚至旋轉(zhuǎn)和平移的組合來實(shí)現(xiàn)該調(diào)諧。一般來說，應(yīng)可通過腔模選擇器的預(yù)定移動(dòng)來選擇性地調(diào)節(jié)腔模選擇器頻率分布的選擇特征的頻率。

類似地，上文描述的潛望鏡布置僅是腔調(diào)諧布置的一個(gè)實(shí)例，其用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)，并且通過腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)一般來說可以實(shí)現(xiàn)有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度的調(diào)諧(以便選擇性地調(diào)節(jié)所選腔模的頻率)，無論該預(yù)定移動(dòng)是旋轉(zhuǎn)或平移或旋轉(zhuǎn)和平移的組合。

一般情況下，致動(dòng)器將被配置為使腔模選擇器和腔調(diào)諧布置執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)，其中選擇特征和所選腔模的相應(yīng)頻率由于該同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)而至少跨表征同步的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

因此，組件不必以物理方式耦合以一起旋轉(zhuǎn)，而是可以例如獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)(但是是以經(jīng)協(xié)調(diào)的方式獨(dú)立地旋轉(zhuǎn))。例如，在選擇特征和所選腔模的頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)角度具有相同的相依性的假設(shè)下，可以使組件獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)而在角旋轉(zhuǎn)中具有精確相同的變化。在這種情況下，表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)僅是旋轉(zhuǎn)角度。

如果選擇特征和所選腔模的頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)不具有相同的相依性，那么該移動(dòng)將被相應(yīng)地協(xié)調(diào)。例如，頻率可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度具有相等但是相反的相依性，在此情況下可以使組件以相同速率進(jìn)行逆向旋轉(zhuǎn)。表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)可以是組件之一的旋轉(zhuǎn)角度，因?yàn)槠渌M件的旋轉(zhuǎn)角度簡(jiǎn)單地是該旋轉(zhuǎn)角度的負(fù)值。

替代地，一個(gè)組件可能具有逆cosθ相依性，而另一組件可能具有逆cos 2θ相依性，在此情況下，將使第二組件以第一組件速率的一半旋轉(zhuǎn)。表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)可以界定為或被視為第一組件的旋轉(zhuǎn)角度，因?yàn)榱硪唤M件的旋轉(zhuǎn)角度簡(jiǎn)單地是該旋轉(zhuǎn)角度的兩倍：僅需要單個(gè)參數(shù)(θ)來表征這兩個(gè)組件的同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)。

替代地，一個(gè)組件可能具有逆cosα相依性，而另一組件可能具有逆cosβ相依性，在此情況下，取決于α與β之間的關(guān)系，將使第二組件以第一組件不同的速率旋轉(zhuǎn)。表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)可以界定為α或β或某種組合或這兩者的函數(shù)。

關(guān)于濾波器20使用類似考慮。例如，雖然參考圖5描述了具有單個(gè)寬峰的寬帶濾波器(例如，多層濾波器)，但是存在關(guān)于濾波器20的其它可能性。一般來說，濾波器應(yīng)具有頻率響應(yīng)，該頻率響應(yīng)具有濾波器特征，該濾波器特征可與腔模選擇器的與所選腔模對(duì)準(zhǔn)的選擇特征以頻率對(duì)準(zhǔn)，并且該頻率響應(yīng)與腔模選擇器的頻率響應(yīng)組合以產(chǎn)生激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的經(jīng)組合頻率響應(yīng)。同樣，濾波器特征通常將是有限寬度的特征。

例如，替代方案將使用第二共旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具作為濾波器20，其中該第二標(biāo)準(zhǔn)具的光學(xué)路徑2n_eL_e與模選擇標(biāo)準(zhǔn)具10的略微不同，使得僅一對(duì)模峰值在激光材料增益帶的寬度內(nèi)重合，或至少使得任何額外重合峰值出現(xiàn)在經(jīng)充分抑制從而不對(duì)發(fā)出激光模產(chǎn)生任何真實(shí)影響的材料增益處，這在圖14中示出。通過此類方案，標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20的功能有效地組合成單個(gè)組件，其中具有激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的經(jīng)組合頻率響應(yīng)。還將了解到的是，可以用此方式堆疊超過兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具以便微調(diào)經(jīng)組合的標(biāo)準(zhǔn)具10和濾波器20組件的整體增益分布，從而例如獲得更尖銳或更清晰的中心峰值或提供離心峰值的更佳抑制。

另外，濾波器不必以物理方式耦合到其它組件而與它們一起移動(dòng)。致動(dòng)器將被配置為使濾波器元件、腔模選擇器和腔調(diào)諧布置中的兩個(gè)或更多個(gè)執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)，其中經(jīng)對(duì)準(zhǔn)的選擇特征、濾波器特征和所選腔模的相應(yīng)頻率至少跨表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

鑒于上文，在圖15中更大體地(雖然示意性地)示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其示出腔模選擇器10、腔調(diào)諧布置30和濾波器元件20，它們可獨(dú)立地移動(dòng)但是通過致動(dòng)器40執(zhí)行同時(shí)的協(xié)調(diào)移動(dòng)。致動(dòng)器40被配置為控制腔模選擇器10、腔調(diào)諧布置30和濾波器元件20以執(zhí)行同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)，其中腔模選擇器10、腔調(diào)諧布置30和濾波器元件20的相應(yīng)表征頻率由于該同時(shí)的協(xié)調(diào)移動(dòng)而至少跨表征同時(shí)的協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)的預(yù)定范圍以對(duì)該參數(shù)大體上相同的相依性而改變。

應(yīng)可理解到的是，在以下情況中仍將獲得一些優(yōu)點(diǎn)：在腔模選擇器10、腔調(diào)諧布置30和濾波器元件20中的一個(gè)(而非兩個(gè))的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)被固定的情況下，或在腔模選擇器10、腔調(diào)諧布置30和濾波器元件20中的一個(gè)(而非兩個(gè))對(duì)表征同時(shí)的經(jīng)協(xié)調(diào)移動(dòng)的參數(shù)不具有相同相依性的情況下。這樣做將(例如)意味著單模調(diào)諧范圍將不如在所有三個(gè)組件具有相同相依性并在移動(dòng)方面被協(xié)調(diào)的情況下一樣寬廣。因此，本發(fā)明旨在對(duì)圖15中示出的組件10、20和30的兩個(gè)或更多個(gè)的任何組合適用。

通過獨(dú)立控制每個(gè)組件10、20和30的移動(dòng)，即使隱含的理論相依性是(例如)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的逆余弦相依性，但是在其中那些組件中的一個(gè)或多個(gè)脫離該理論相依性(例如，其中近似性開始被打破)的情況中，致動(dòng)器仍可被配置為相應(yīng)地調(diào)節(jié)移動(dòng)以便恢復(fù)所需同步。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將能理解鏡面的“潛望鏡布置”的詞組含義，但是為了避免疑惑，該詞組可以理解為意指多個(gè)鏡面以光學(xué)方式串聯(lián)布置的布置。以光學(xué)方式串聯(lián)意味著串聯(lián)中的每個(gè)鏡面被布置為引導(dǎo)光朝向串聯(lián)中的下一個(gè)鏡面，如果有下一個(gè)鏡面的話(串聯(lián)中的最后一個(gè)鏡面將引導(dǎo)光遠(yuǎn)離潛望鏡布置，朝向上文描述的第一布置的鏡面)。在此上下文中鏡面可以理解為是至少部分地反射的表面或具有該表面，但是不旨在限制(例如，單個(gè)反射元件可以由任何數(shù)目的反射表面組成，無論是否連續(xù)，并且可以例如借助于光柵提供反射功能)。因此可以使用更一般的術(shù)語(yǔ)“反射元件”代替“鏡面”。潛望鏡布置的鏡面不必如圖6到圖8和圖10到圖12中所示的平行。然而，非平行布置會(huì)潛在地失去上文描述的腔光學(xué)路徑對(duì)布置的平移不靈敏的優(yōu)點(diǎn)：非平行排列的鏡面的平移可影響腔光學(xué)路徑。另外，可能存在超過兩個(gè)如圖6到圖8和圖10到圖12中所示的鏡面。

圖16中示意性地示出了此類替代潛望鏡布置的選擇。替代方案(A)具有構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的平行端面鏡面和四個(gè)平行的潛望鏡鏡面。替代方案(B)具有構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的三個(gè)平行的潛望鏡鏡面，具有兩個(gè)非平行的端面鏡面。

替代方案(C)具有用于構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的兩個(gè)非平行的潛望鏡鏡面，其中具有兩個(gè)非平行的端面鏡面。替代方案(D)具有用于構(gòu)成可旋轉(zhuǎn)潛望鏡單元30的三個(gè)非平行的潛望鏡鏡面，其中具有兩個(gè)非平行的端面鏡面。替代方案(E)具有兩個(gè)潛望鏡，并且在某種意義上類似于圖12的“雙通”(或“多通”)實(shí)施例，因?yàn)楣馐诜祷氐脚c增益介質(zhì)2相關(guān)聯(lián)的端面鏡面(例如，左下方鏡面)之前在每個(gè)方向上兩次通過潛望鏡單元30，盡管在相同的方向上的每次通過是經(jīng)由不同潛望鏡。使用替代方案(E)的兩個(gè)潛望鏡，一個(gè)增加光學(xué)路徑，一個(gè)減少光學(xué)路徑，因此假設(shè)這兩個(gè)潛望鏡具有不同t_p值(或入射角)，則將存在凈逆余弦響應(yīng)。然而，返回光學(xué)器件(理想地，回射器)上的光束僅在對(duì)稱情況下完全穩(wěn)定。應(yīng)注意，僅具有平行的端面鏡面(和偶數(shù)個(gè)潛望鏡鏡面)的替代方案(A)將展示腔光學(xué)路徑對(duì)布置30的平移的不靈敏性。替代方案(F)示出了實(shí)際上為圖12的“雙通”(或“多通”)實(shí)施例的更直接的變化形式，其中在對(duì)應(yīng)于圖12的鏡面22的上部虛線輪廓內(nèi)具有兩個(gè)鏡面，在對(duì)應(yīng)于圖12的鏡面24的下部虛線輪廓內(nèi)具有兩個(gè)鏡面。其示出了可以考慮超過一個(gè)鏡面或反射表面來構(gòu)成潛望鏡布置30的反射元件。

在參考圖16描述的每一個(gè)實(shí)例中以及先前示出的實(shí)施例中，頻率可調(diào)諧激光裝置包括反射元件的第一布置和反射元件的第二布置。第一布置的反射元件和第二布置的反射元件一起界定激光裝置的激光腔。激光腔提供激光裝置能夠在其處發(fā)出激光的多個(gè)腔模，其中每個(gè)腔模具有不同的相應(yīng)模頻率。第二布置的反射元件提供腔調(diào)諧布置，用于調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度以使腔模以頻率移動(dòng)。腔調(diào)諧布置的反射元件以光學(xué)方式串聯(lián)布置?？赏ㄟ^腔調(diào)諧布置的預(yù)定移動(dòng)(例如，繞特定自由度的旋轉(zhuǎn))選擇性地調(diào)節(jié)激光腔的有效光學(xué)路徑長(zhǎng)度。

另外，對(duì)于“雙通”(或“多通”)實(shí)例，第一布置的反射元件被布置為界定激光腔的光學(xué)路徑，該光學(xué)路徑在返回到第一布置的同一反射元件之前在每個(gè)方向上至少兩次通過腔調(diào)諧布置的串聯(lián)反射元件。例如，參考圖12，在返回到第一布置的同一反射元件(即，光學(xué)增益介質(zhì)2的背面6(見圖1))之前，光學(xué)路徑以第一方向或次序(22接著24)、接著以相反方向或次序(24接著22)、接著再次以第一方向或次序(22接著24)、且接著再次以相反方向或次序(24接著22)經(jīng)過腔調(diào)諧布置30的反射元件22、24。可見光學(xué)增益介質(zhì)2的背面6形成第一布置的反射元件中的一個(gè)。

上文陳述了腔模選擇器具有被配置以激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光的頻率響應(yīng)。應(yīng)了解，在實(shí)踐中，最終確定哪些腔模將發(fā)出激光的是與裝置的任何其它元件的頻率響應(yīng)相組合的腔模選擇器的頻率響應(yīng)。例如，可能的是腔模選擇器具有本身并非必然引起單個(gè)主腔模的頻率響應(yīng)，但是它可以與具有頻率響應(yīng)的經(jīng)固定的(非旋轉(zhuǎn)或非移動(dòng)的)光學(xué)組件相組合，其應(yīng)對(duì)并提供單個(gè)主腔模的頻率響應(yīng)。這足以使腔模選擇器起作用以激勵(lì)所選腔模優(yōu)先于其它腔模發(fā)出激光(即，優(yōu)先于至少一些而未必所有其它腔模)。換句話說，頻率分布的選擇特征并非必然絕對(duì)產(chǎn)生單個(gè)腔模，而是可以依賴于其它組件(包含激光介質(zhì)的自然增益分布)來優(yōu)化選擇或提供更確定的主模。

實(shí)際上，腔模選擇器可以具有超過一個(gè)此類選擇特征，這些選擇特征可以在腔模選擇器的頻率響應(yīng)中大體上同樣突出：此類腔模選擇器的實(shí)例是標(biāo)準(zhǔn)具10，上文闡述了使用此類腔模選擇器時(shí)優(yōu)選的是提供與標(biāo)準(zhǔn)具相組合的濾波器以產(chǎn)生所需響應(yīng)。在先前考慮的布置中，濾波器為穩(wěn)定的，但是在本文中提出濾波器可以與標(biāo)準(zhǔn)具共旋轉(zhuǎn)以改進(jìn)性能。