可控的多波長光纖激光源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明在至少一個實施例中披露了激光系統，所述激光系統包括光纖激光源、偏振控制器和波長轉換器。利用偏振控制器可控制泵浦波長與信號波長之間的相對功率分布?？蛇x的相位補償器用于控制輸出激光束的偏振態(tài)。在不同的實施例中，可在至少約100:1的范圍上控制多個波長間的相對功率分布。
【專利說明】可控的多波長光纖激光源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有多個輸出波長的光纖激光源，并且尤其涉及用于在各波長控制能量的方法和系統。
【背景技術】
[0002]在過去的幾年里在工業(yè)和科學應用中對于光纖激光源的利用在度量衡學、成像和材料加工應用已有增加?；诠饫w的激光系統現在對于許多應用已為大家接受，并且尤其適于在低到中脈沖功率的高重復率應用。
[0003]非線性光學加工和介質可用于將光纖激光器的基本輸出波長轉換成光纖激光源不可用的另一波長。波長轉換的信號可通過諧波轉換、和頻或差頻混合、參量放大、拉曼位移、自相位調制(SPM)和/或其它合適的非線性過程來產生。
[0004]采用多個波長可能是有益的。例如，在太赫茲(THz)應用中，一個波長用于產生THz輻射，而另一波長用于檢測THz脈沖。相似地，在時間選通的泵浦和探測測量中，第一波長用于激勵對象，而第二波長用作探測(探針)。在一些激光加工應用中，第一波長可用于預加工靶材料，而第二波長用于進一步加工靶。
[0005]下述的專利、公開的專利申請和公開物至少部分涉及光纖激光器和放大器、光學測量技術和/或用于產生激光脈沖組的不同結構:美國專利5，450，427 ；US5,818,630 ；US5, 880，877。另外，美國專利5，361，268披露了可切換的雙波長頻率轉換激光系統。
[0006]不同的技術可用于泵浦和信號波長之間的切換。作為一個示例，可通過將非線性晶體移入和移出泵浦激光束或通過操縱泵浦激光束接通和斷開晶體來進行在泵浦波長和信號波長之間切換激光輸出。不過，這提供泵浦或信號作為單個輸出，而沒有連續(xù)或高分辨率控制泵浦或信號功率。此外，保持臨界對準是困難的。作為一個可替換例，通過改變溫度、入射角等來調整非線性晶體的相位匹配可以改變信號光的功率。不過，調節(jié)范圍通常受限并且調整可能影響波長。作為另一個示例，可采用多個光學路徑(光程)，使光調制器/偏轉器選擇性地將泵浦輻射引向非線性晶體或輸出，但所述結構可增加系統的復雜性。
[0007]非線性晶體中的相位匹配條件通常對于輸入和輸出激光束的偏振態(tài)是敏感的。例如，當采用I型(ooe)相位匹配，僅有其偏振平行于非線性晶體的正常軸的泵浦光有助于可用的非線性過程。因此，可通過改變泵浦源的偏振態(tài)來控制信號功率。
[0008]允許相位匹配的非線性晶體通常是雙折射晶體。因此，透射光的偏振態(tài)會改變，除非最初的偏振平行于晶體的光軸。在所述情況下，輸出激光偏振可能變成橢圓偏振。對于偏振是關鍵的有些應用來說，不明確的橢圓偏振態(tài)可能是不希望的。
[0009]波片(例如，四分之一波片和/或半波片)可用于校正相位延遲。不過，簡單地將波片添加入光束路徑(光路)可能不能完全補償由非線性晶體產生的相位延遲。每當能量分布變化時偏振態(tài)可能變化，這需要調節(jié)波片。另外，如果沒有事先在空間上被分離，波片會影響泵浦和信號波長的偏振態(tài)。分離泵浦和信號光以及調節(jié)波片增加了激光系統及其操作的復雜性。
【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的一個目的是提供簡單和強勁的多波長光纖激光源，其中多波長間的能量/功率分布是可調節(jié)的。例如，控制泵浦和信號波長之間的能量的分布對于THz產生、材料加工、泵浦和探測測量和其它應用可能是有利的。
[0011]在一個方面，本發(fā)明的特征是波長轉換單元，所述波長轉換單元具有非線性晶體，以及設置在晶體前的偏振控制器。通過偏振控制器例如通過調節(jié)偏振控制部件在泵浦和信號波長之間可控制激光功率分布。波長轉換單元可與下游的可切換光學濾波器結合以選擇輸出波長。
[0012]在本發(fā)明的另一方面，相位補償器被設置在非線性晶體之后，以控制輸出的偏振態(tài)。
[0013]至少一個實施例包括激光系統，所述激光系統包括:光纖激光源，所述光纖激光源產生具有第一波長的輸入光束；偏振控制器，所述偏振控制器控制輸入光束的偏振；和，波長轉換器，所述波長轉換器接收來自偏振控制器的輸入光束并產生波長轉換的光束。在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率。偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率是可控的，并且激光系統輸出包括在第一和第二波長可檢測到的功率。
[0014]在一些實施例中，包括了光譜選擇性濾波器，以選擇第一波長或第二波長。
[0015]至少一個實施例包括激光系統，所述激光系統包括:光纖激光源，所述光纖激光源產生具有第一波長的輸入光束。所述源包括基于光纖的激光器和/或放大器，和偏振保持光纖(保偏光纖)。偏振控制器被設置成以便控制從激光源接收到的輸入光束的偏振，并輸出具有希望偏振的第一光束。偏振控制器能夠在全部可用功率到近消光的基本連續(xù)范圍上進行偏振調節(jié)。所述系統包括波長轉換器，所述波長轉換器接收來自偏振控制器的第一光束并產生波長轉換的光束，其中在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率。所述偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率通過偏振控制器來控制，并且激光系統輸出包括在第一和第二波長可檢測到的功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1A示意性地示出了根據本發(fā)明的可控波長基于光纖的源的示例。圖1B示出了根據本發(fā)明的實施例的示例性結構。
[0017]圖2示意性地示出了泵浦和信號波長之間的功率分布通過偏振控制器進行控制的示例。
[0018]圖3是示出通過利用偏振控制器控制信號功率獲得的泵浦和信號輸出的測量結果以及信號功率與SHG產生的角度相關性的一致性的圖表。
[0019]圖4A和4B示意性地示出了利用相位補償器控制泵浦光的偏振態(tài)的示例。
【具體實施方式】
[0020]如本文所提及，術語“波長” 一般是指中心波長，圍繞該波長存在有預定的、定義的或標稱光譜帶寬，并且所述帶寬可對應于窄的、準單色范圍的波長(例如，Inm的一部分)或更寬光譜帶寬(例如，大于lnm)。舉例來說，光譜帶寬可能是激光脈沖寬度的函數，并且可能由于非線性波長轉換過程而被展寬。
[0021]如本文所提及，當足夠高于噪聲或偏振消光水平時，信號功率可被視為是可檢測的，允許可靠的加工或測量。例如，所述標準可通過信(號)噪(聲)比為至少約3:1并且優(yōu)選為約10:1來表征。
[0022]激光源的基本波長輸出可被稱作“泵浦”并且波長轉換的輸出為“信號”，所述術語用于基于激光的“泵浦-探測”應用的上下文中。
[0023]如本文所提及，能量(或功率)的分布可通過多個波長中相對信號功率和/或能量例如在兩個波長的脈沖功率比來表征。
[0024]“激光(光)束”是指基于激光的系統內連續(xù)的、準連續(xù)的、和/或脈沖調制的能量或功率。
[0025]“脈沖(調制的)激光(光)束”是指一個或一系列激光脈沖，可通過脈沖參數例如脈沖持續(xù)時間和重復率或占空比來表征?！懊}沖(調制的)激光(光)束”可包括脈沖串或短激光脈沖群。脈沖激光束的參數可以變化。
[0026]“準-Cr’是指具有相對較長的脈沖寬度的激光輸出，例如，10 μ S。
[0027]“CW激光器”是指連續(xù)或近乎連續(xù)的發(fā)出輻射的激光器，并且可通過在正常作業(yè)期間非常高的占空比來表征。
[0028]激光源特征可被組合，并且不互斥。例如，已知“CW鎖模激光器”以連續(xù)運行發(fā)射鎖模脈沖串(例如，參見 photonics, com/continuous_wave_operation.html 對于鎖模激光器的描述)。
[0029]本發(fā)明的至少一個實施例，例如如圖1A所示，包括基于光纖的激光源110，所述基于光纖的激光源110產生具有第一波長的輸入激光束；偏振控制器120,所述偏振控制器120具有接收輸入光束的一個或多個偏振控制部件；波長轉換器130(例如，波長轉換單元)，所述波長轉換器130可包括準相位匹配(QPM)非線性晶體；和可選的相位補償器140。QPM非線性晶體可包括周期性極化鈮酸鋰(PPLN)。
[0030]基于光纖的激光源110是優(yōu)選的，盡管可采用其它合適的激光源。激光源可包括脈沖激光器、CW激光器和/或準CW激光器中的一種或其組合。例如，激光源可包括增益開關源、q-開關源、和/或鎖模源，包括CW或Q-開關鎖模激光器。在優(yōu)選的實施例中，源輸出是線性偏振的。
[0031]具有預定輸出偏振態(tài)的光纖激光器或激光放大器是希望的。例如，偏振保持(PM)光纖(保偏光纖)可用于光纖激光器110,以保持其輸出的偏振。稀土摻雜的光纖是光纖激光器或光纖激光放大器中希望的增益介質。
[0032]波長轉換器130對于其輸入處的偏振態(tài)(例如:泵浦偏振)是敏感的。例如，當PPLN晶體用于轉換器并且泵浦光的偏振平行于晶體的偏振，則滿足相位匹配條件。因此，通過利用偏振控制器120來控制波長轉換器130的輸入處的偏振態(tài)，可以控制QPM晶體或其它轉換元件的轉換效率。因此，在波長轉換器130的輸出處的波長相關信號功率可從最大可用輸出變化到近消光。圖1B示出了示例性優(yōu)選系統，包括用于波長轉換的非線性晶體130a，相位補償器140-a，和用于波長選擇的可切換濾波器。在本示例中，偏振控制器包括半波片120-a并且光隔離器用于限制背向反射。在不同的實施例中，可采用商用的半波片。因為波片可被指定具有低楔形，波片可被旋轉并且光學系統的適當對準可易于保持。可選的相位補償器140-a的作業(yè)將在下文討論。
[0033]圖2示出了通過偏振控制器(例如:零階半波片)控制泵浦和信號波長之間的功率(或能量)分布，其中PPLN晶體用于倍頻。通過線性偏振的泵浦光，半波片可改變偏振到任意希望的角度。在相位匹配偏振的電場是Ae=Acicos(G),其中Θ是泵浦光偏振和相位匹配偏振之間的角度。因此，原則上，平行于相位匹配偏振方向的泵浦光的場可被控制為0-\之間的任意值。從而控制了在相應的第一(例如:泵浦)和第二(例如:信號)波長的相對光束功率，如圖2中的圖表210-a、210-b和210_c示意性所示，其示意性地表示相應的第一和第
二(例如:波長轉換的)光束的波長光譜。
[0034]圖3示出了根據圖2的系統獲得的測量結果。在本示例中，基于鉺的光纖飛秒激光振蕩器和放大器用作基于光纖的激光源。激光放大器的輸出提供了激光脈沖串，其中脈沖的中心波長在1610nm，脈沖持續(xù)時間為約lOOfs，脈沖能量為約3nJ，并且線性偏振。PPLN晶體用作波長轉換。零階半波片被設置在光纖激光放大器和PPLN晶體之間。測量了泵浦脈沖和對應信號脈沖的相對功率。
[0035]圖3的圖表示出了隨泵浦光偏振的信號功率和泵浦功率的變化。信號功率被直接測量，而泵浦功率根據信號功率計算。信號功率符合SHG產生的已知角相關，如圖3所示的擬合。結果顯示在至少約100:1的控制范圍上信號功率的平滑相關性。在不同的實施例中，控制范圍可能超過10:1 ;接近1000:1的范圍是可獲得的，通過消光率和系統部件的極化純度來限制。泵浦功率也在所述范圍上平滑可控，并且泵浦功率的調制由最大轉換效率來確定。
[0036]在不同的實施例中，電子控制是希望的，例如，通過計算機遠程控制(未示出)。例如，可產生控制函數，采樣或以其它方式在若干極化設置處建立，存儲為數字數據，并且重構用于在控制范圍上基本連續(xù)地進行控制，從而允許靈活、高分辨率和高速的控制。電子可控相位延遲裝置例如液晶相位調制器或電光調制器可用于所述實施例中。在不同的實施例中，可采用偏振控制單元而非相位延遲器，例如法拉第旋轉器(其磁場是可調節(jié)的)。
[0037]在一些實施例中，功率監(jiān)控和反饋系統(未示出)可用于自動控制功率分布到希望值，并且還可被設置為輸出穩(wěn)定器。舉例來說，在不同的實施例中，多個波長間的相對功率分布在至少約100:1的范圍上可能是可控的。
[0038]回到圖1A和1B，可選的相位補償器140可用于不同的實施例中，以便進一步控制極化純度?？梢钥紤]非線性晶體的雙折射，光穿過晶體引起偏振態(tài)間的相位延遲。相位延遲可能改變光從輸入偏振到另一(偏振)態(tài)，例如圖2中的210-c所示。相位延遲可利用傳統的相位延遲部件進行補償，例如結合四分之一波片和半波片(未示出)，盡管所述補償增加了系統的復雜性。兩個不同偏振態(tài)之間的功率比的變化使得輸出光束偏振態(tài)相應地變化。因此，盡管適用于一些實施例中，利用傳統的相位延遲部件補償相位延遲有些不便。
[0039]雖然泵浦光的兩個偏振態(tài)之間的功率分布變化，在這兩個軸之間的相位延遲保持不變。該特征允許采用固定的相位補償器，以便補償如圖4所示的相位延遲。雙折射光學部件可用于這個目的，并且最優(yōu)選地會具有足夠高的非線性閾值，或者以其它方式被設置以避免波長位移。非線性晶體410和相位補償晶體420部分通過它們相應的厚度和沿S和P方向可見的相應折射率差來表征。相位補償器優(yōu)選會具有相同的光軸或符號相反的平行光軸(相對于非線性晶體)。補償器420的厚度會被預設為給予相同值的相位延遲而對于非線性晶體的光軸符號相反。補償器可恢復偏振態(tài)到入射態(tài)。恢復不受功率比變化的影響，并且它不會影響信號光，因為信號光的偏振(極化)平行于非線性晶體和補償器的光軸。因此，泵浦和信號光的分離不是必要的。
[0040]如圖4所示，相位補償器可以是具有預選定厚度的光學器件，或者它可由如圖4B所示的具有棱鏡形狀的兩個部件420-a形成。后者的結構允許預調節(jié)補償器的厚度，以匹配由非線性晶體造成的延遲。在一些實施例中，可采用有源器件，例如EO部件。通過圖4中的補償器實施例，在激光系統被對準之后不需要調節(jié)相位延遲。不過，在一些結構中可提供調節(jié)機構，并且可能是優(yōu)選的以獲得額外的益處，例如，操縱激光系統輸出的偏振態(tài)。
[0041]回到圖2，波長選擇性濾波器可被設置在波長轉換器的下游，其可選擇性地允許泵浦光或信號光或兩者從激光源輸出。如果僅有泵浦和信號中的一個要輸出，偏振控制部件和波長轉換器可用作功率調節(jié)器和/或功率穩(wěn)定器。
[0042]在上述示例中，泵浦和信號被設置成用于在兩個(雙)波長系統工作。不過，本發(fā)明的實施例并不限于只有兩個波長工作。如上文所述，若干個非線性過程可用于波長轉換，并且采用所述過程的實施例在本發(fā)明的保護范圍內。偏振控制和相位補償技術可被改動以適用于多于兩個輸出波長的實施例。例如，如果閑頻波長不同于泵浦波長或信號波長，并且在波長轉換器中產生，雙波長激光系統可被設置為三波長光源?？刹捎枚喾N選項，以提供多波長脈沖激光源。例如，盡管基于光纖的激光器技術是優(yōu)選的，在一些實施例中，DPSSQ-開關激光器可用于產生輸入脈沖，并且可能可選地與光纖激光器和/或放大器結合。在不同的實施例中，可采用CW或準CW源，包括光纖激光器和/或長脈沖二極管源。如上文所討論的，波長位移不限于諧波產生，并且可通過其它合適的非線性過程實施。在一些實施例中，可采用非線性晶體例如QPM晶體(例如:PPLN)或非臨界相位匹配的晶體(例如:LB0)，并且所述晶體可表現出對溫度的波長相關響應。通過調整所述晶體的溫度，可實現進一步地控制輸出波長和功率轉換效率。在一些實施例中，非偏振輸入可被產生并通過合適的光學器件轉換成偏振光束。在一些實施例中，在激光系統制備過程中可調節(jié)偏振控制器，以提供預設偏振和輸出波長以供工作，而沒有場調節(jié)。在一些實施例中，控制單元可被設置用于在需要的控制范圍上靈活運行。
[0043]因此，已在若干個實施例中描述了本發(fā)明。應當理解，實施例并不是互斥的，并且結合一個實施例所述的元件可以適當的方式與其它實施例結合或從其它實施例中剔除，以實現希望的設計目的。
[0044]至少一個實施例包括激光系統。所述激光系統包括激光源，所述激光源產生具有第一波長的輸入光束。偏振控制器控制輸入光束的偏振(極化)。波長轉換器接收來自偏振控制器在第一波長的輸入光束并產生波長轉換的光束，其中在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成在第二波長的光束功率。所述偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率是可控的，并且激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率。
[0045]在任一或所有的實施例中，激光源可包括稀土摻雜的光纖。
[0046]在任一或所有的實施例中，激光源可包括偏振保持光纖(保偏光纖)。
[0047]在任一或所有的實施例中，激光源可包括脈沖激光器，所述脈沖激光器產生脈沖激光束，所述脈沖激光束具有至少一個脈沖寬度在飛秒到皮秒量級(范圍)，其中，在相應的第一和第二波長的相應輸入和波長轉換的脈沖的相對功率通過偏振控制器是可控制的。
[0048]在任一或所有的實施例中，偏振控制器可包括相位延遲器。
[0049]在任一或所有的實施例中，偏振控制器可包括電光調制器。
[0050]在任一或所有的實施例中，偏振控制器可包括液晶相位延遲器。
[0051]在任一或所有的實施例中，偏振控制器可包括可控制的法拉第(Faraday)旋轉器。
[0052]在任一或所有的實施例中，相位補償器可被設置在波長轉換器的下游，并且被設置成在一個或多個波長控制偏振態(tài)。
[0053]在任一或所有的實施例中，相位補償器可包括雙折射光學器件。
[0054]在任一或所有的實施例中，雙折射光學器件可包括偏振保持光纖(保偏光纖)。
[0055]在任一或所有的實施例中，雙折射光學器件可包括具有棱鏡形狀的兩個元件。
[0056]在任一或所有的實施例中，雙折射光學器件可包括有源相位延遲器。
[0057]在任一或所有的實施例中，有源相位延遲器可包括電光相位調制器。
[0058]在任一或所有的實施例中，一個或多個波長選擇性濾波器可被設置在波長轉換器的下游，以控制輸出第一和第二波長的輸出能量部分。
[0059]在任一或所有的實施例中，脈沖激光源可包括光纖激光器和/或放大器。
[0060]在任一或所有的實施例中，反饋控制器可穩(wěn)定輸出激光功率。
[0061]在任一或所有的實施例中，第一波長可以是泵浦波長，第二波長可以是信號波長，而激光系統被設置為用于時間選通泵浦和探測測量的系統的一部分，其中，在第一波長的能量用于激勵對象，而第二波長的能量用作探測(探針)。
[0062]在任一或所有的實施例中，激光系統可被設置為材料加工系統的一部分，其中，在第一波長的能量用于預加工靶材料，而第二波長的能量用于進一步加工靶材料。
[0063]在任一或所有的實施例中，相對功率在至少約10:1的控制范圍上是可控的。
[0064]在任一或所有的實施例中，激光源可包括光纖激光器和光纖放大器。
[0065]在任一或所有的實施例中，波長轉換器可包括準相位匹配或非臨界相位匹配的非線性晶體，所述非線性晶體通過對溫度的波長相關響應來表征。
[0066]在任一或所有的實施例中，準相位匹配的晶體可包括周期性極化鈮酸鋰(PPLN)。
[0067]在任一或所有的實施例中，非臨界相位匹配的晶體可包括三硼酸鋰(LBO)。
[0068]至少一個實施例包括激光系統。所述激光系統包括激光源，所述激光源產生具有第一波長的輸入光束。偏振控制器控制輸入光束的偏振。波長轉換器接收來自偏振控制器的輸入光束并產生波長轉換的光束，其中，在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率。偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率是可控的。激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率。包括了光譜選擇性濾波器，以選擇第一波長或第二波長。
[0069]在任一或所有的實施例中，第一波長可以是泵浦波長，第二波長可以是信號波長，而激光系統被設置為用于時間選通泵浦和探測測量的系統的一部分，其中，在第一波長的能量用于激勵對象，而第二波長的能量用作探測(探針)。
[0070]在任一或所有的實施例中，激光系統可被設置為材料加工系統的一部分，其中，在第一波長的能量用于預加工靶材料，而第二波長的能量用于進一步加工靶材料。[0071]在任一或所有的實施例中，波長間的功率分布在至少約10:1的范圍上是可控的。
[0072]至少一個實施例包括激光系統。所述激光系統包括基于光纖的激光源，所述基于光纖的激光源產生具有第一波長的輸入光束。所述基于光纖的源包括基于光纖的激光器和/或放大器。偏振控制器被設置成以便控制從激光源接收到的輸入光束的偏振，并且輸出具有第一波長和希望偏振的第一光束。偏振控制器能夠在從全部可用功率到近消光的基本連續(xù)范圍上進行偏振調節(jié)。波長轉換器接收來自偏振控制器的第一光束并產生波長轉換的光束，其中，在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率。偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率可通過偏振控制器進行控制。激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率。
[0073]在任一或所有的實施例中，相位補償器可被設置在波長移位器的下游，以控制在一個或多個波長的光束偏振。
[0074]在任一或所有的實施例中，基于光纖的激光源可包括偏振保持光纖(保偏光纖)。
[0075]在任一或所有的實施例中，偏振控制器可提供輸入光束的預設偏振,使得在第一和第二波長可檢測到的相對輸出功率基本上不變。
[0076]為了總結本發(fā)明，本文描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點和新穎性特征。不過，應當理解，根據任一具體實施例并不必然可獲得所有的所述優(yōu)點。因此，本發(fā)明可以按實現一個或多個優(yōu)點的方式被體現或實施，而不必然實現本文所披露或建議的其它優(yōu)點。
[0077]盡管本文僅具體描述了某些實施例，但顯而易見，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可對本發(fā)明進行多種修改。此外，首字母縮略詞僅用于增強說明書和權利要求書的可讀性。應當指出，這些首字母縮略詞并不旨在縮小所用術語的概括性，并且它們不應被理解成將權利要求書的范圍限制于本文所述的實施例。
【權利要求】
1.一種激光系統,包括: 激光源，所述激光源產生具有第一波長的輸入光束； 偏振控制器，所述偏振控制器控制輸入光束的偏振；和 波長轉換器，所述波長轉換器接收來自偏振控制器在第一波長的輸入光束并產生波長轉換的光束，其中在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率， 其中，所述偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率是可控制的，并且所述激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率。
2.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述激光源包括稀土摻雜的光纖。
3.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述激光源包括保偏光纖。
4.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述激光源包括脈沖激光器，所述脈沖激光器產生脈沖激光束，所述脈沖激光束具有在飛秒到皮秒量級的至少一個脈沖寬度，其中通過偏振控制器可控制在相應的第一和第二波長的相應輸入和波長轉換的脈沖的相對功率。
5.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述偏振控制器包括相位延遲器。
6.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述偏振控制器包括電光調制器。
7.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述偏振控制器包括液晶相位延遲器。
8.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述偏振控制器包括可控的法拉第旋轉器。
9.根據權利要求1所述的激光系統，其中，相位補償器被設置在波長轉換器的下游，并且被設置成在一個或多個波長控制偏振態(tài)。
10.根據權利要求9所述的激光系統，其中，所述相位補償器包括雙折射光學器件。
11.根據權利要求10所述的激光系統，其中，所述雙折射光學器件包括保偏光纖。
12.根據權利要求10所述的激光系統，其中，所述雙折射光學器件包括具有棱鏡形狀的兩個元件。
13.根據權利要求10所述的激光系統，其中，所述雙折射光學器件包括有源相位延遲器。
14.根據權利要求13所述的激光系統，其中，所述有源相位延遲器包括電光相位調制器。
15.根據權利要求1所述的激光系統，其中，一個或多個波長選擇性濾波器被設置在波長轉換器的下游，以控制第一和第二波長的輸出能量部分。
16.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述脈沖激光源包括光纖激光器和/或放大器。
17.根據權利要求1所述的激光系統，還包括反饋控制器，以穩(wěn)定輸出激光功率。
18.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述第一波長是泵浦波長，第二波長是信號波長，而激光系統被設置為用于時間選通泵浦和探測測量的系統的一部分，其中在第一波長的能量用于激勵對象，而第二波長的能量用作探測。
19.根據權利要求1所述的激光系統， 其中，所述激光系統被設置為材料加工系統的一部分，其中在第一波長的能量用于預加工靶材料，而第二波長的能量用于進一步加工靶材料。
20.根據權利要求1所述的激光系統，其中，相對功率在至少約10:1的控制范圍上是可控的。
21.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述激光源包括光纖激光器和光纖放大器。
22.根據權利要求1所述的激光系統，其中，所述波長轉換器包括準相位匹配或非臨界相位匹配的非線性晶體，所述非線性晶體通過對溫度的波長相關響應來表征。
23.根據權利要求22所述的激光系統，其中，所述準相位匹配的晶體包括周期性極化鈮酸鋰(PPLN)。
24.根據權利要求22所述的激光系統，其中，所述非臨界相位匹配的晶體包括三硼酸鋰(LBO)。
25.—種激光系統,包括: 激光源，所述激光源產生具有第一波長的輸入光束； 偏振控制器，所述偏振控制器控制輸入光束的偏振； 波長轉換器，所述波長轉換器接收來自偏振控制器的輸入光束并產生波長轉換的光束，其中在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率，其中所述偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率是可控制的，并且所述激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率；和 光譜選擇性濾波器，所述光譜選擇性濾波器選擇第一波長或第二波長。
26.根據權利要求25所述的激光系統，其中，所述第一波長是泵浦波長，第二波長是信號波長，而激光系統被設置 為用于時間選通泵浦和探測測量的系統的一部分，其中在第一波長的能量用于激勵對象，而第二波長的能量用作探測。
27.根據權利要求25所述的激光系統，其中，所述激光系統被設置為材料加工系統的一部分，其中在第一波長的能量用于預加工靶材料，而第二波長的能量用于進一步加工靶材料。
28.根據權利要求25所述的激光系統，其中，功率分布在至少約10:1的范圍上是可控的。
29.—種激光系統,包括: 基于光纖的激光源，所述基于光纖的激光源產生具有第一波長的輸入光束，所述基于光纖的激光源包括基于光纖的激光器和/或放大器； 偏振控制器，所述偏振控制器被設置成以便控制從激光源接收到的輸入光束的偏振，并輸出具有第一波長和希望偏振的第一光束，所述偏振控制器能夠在從全部可用功率到近消光的基本連續(xù)范圍上進行偏振調節(jié)；和 波長轉換器，所述波長轉換器接收來自偏振控制器的第一光束并產生波長轉換的光束，其中在第一波長的至少一部分光束功率被轉換成第二波長的光束功率， 其中，所述偏振控制器被設置成使得在第一和第二波長的每一個的相對功率通過偏振控制器進行控制，并且所述激光系統輸出包括在第一和第二波長的信號功率。
30.根據權利要求29所述的激光系統，還包括相位補償器，所述相位補償器被設置在波長移位器的下游，以控制在一個或多個波長的光束偏振。
31.根據權利要求29所述的激光系統，其中，所述基于光纖的激光源包括保偏光纖。
32.根據權利要求29所述的激光系統，其中，所述偏振控制器提供輸入光束的預設偏振，使得在第一和第二波長的可檢測到的相對輸出功率基本上不變。
【文檔編號】G02B6/293GK103814317SQ201280042229
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月6日 優(yōu)先權日:2011年9月14日
【發(fā)明者】許景周, 曹圭千 申請人:Imra美國公司