斑W 便確定光的一個或多個參數(shù)和/或在運些參數(shù)的變化。可選地，可W與任何檢測器元件分開 地提供分析處理器或分析器。同樣地，在所有情況下，能夠提供多個檢測器或檢測器陣列， 并且散斑中的至少一部分可入射在多個檢測器上。散斑的不同部分可W入射在不同的檢測 器上。不同的檢測器可操作W便確定光的不同屬性。不同的檢測器可操作W便同時確定光 的不同屬性。
[0079] 本發(fā)明提出了一種高分辨率的、高敏感度的散斑波長計。其允許將激光波長鎖定 到任何選定的波長。此外，其使得能夠得到一種在激光設(shè)備的連續(xù)波和脈沖操作條件下超 穩(wěn)定的光源，運是因為其具有可能抵消激光設(shè)備中瞬時的、光譜上的、空間上的和幅度上的 波動。此外，特征化的散斑能夠用作"根據(jù)需要產(chǎn)生的(dial on demand)"散斑，其用于在成 形應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)化照明。
[0080] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的是，可W在不偏離本發(fā)明的情況下對本申請公開的 布置進行改變。例如，雖然上述的分析技術(shù)是基于PCA來描述的，但是可W理解的是，也能夠 使用其他的檢測方法。因此，雖然特定的實施方式使用了單模光纖來過濾被隨機化的輸入 光線，但運并不是必不可少的。除了對波長敏感之外，散斑對光束形狀和光場的極化也是敏 感的。在需要關(guān)于運些參數(shù)的信息時，單模光纖將不會被使用。因此，上述特定實施方式的 描述僅僅是通過舉例說明的方式來進行的，其并不是出于限制的目的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言，很清楚的是，可W在不需明顯改變W上所描述的操作的情況下對本發(fā)明稍作修改。
【主權(quán)項】
1. 一種光學(xué)系統(tǒng)，包括： 隨機化裝置，所述隨機化裝置具有多個隨機定位的散射體，以用于對光進行散射并由 此使光隨機化以生成散斑；以及 檢測器，所述檢測器用于檢測所述散斑以便確定所述光的至少一個屬性和/或確定所 述光的至少一個屬性的變化。2. 如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中一個或多個屬性包括以下的一個或多個:所述光 的波長、所述光的偏振、以及空間模。3. 如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括隨機定位的微粒，例如 鋁微粒。4. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括在薄的膜或?qū)?中隨機定位的微粒。5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括在基體中懸浮 的、隨機定位的微粒。6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括生物材料，所 述生物材料包含隨機定位的散射體。7. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述生物材料包括生物組織。8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置位于光學(xué)共振腔 中。9. 如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光學(xué)共振腔為法布里-珀羅腔。10. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括單模光纖，其用于將單模光傳輸至 所述隨機化裝置。11. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述檢測器被布置成使用主成分 分析來分析被隨機化的光以確定所述光的波長。12. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括厚度小于100 μπι的，且優(yōu)選厚度小于50μηι的膜層。13. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置是透射性的。14. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置是反射性的。15. 如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括中空元件，所述中空元件 用于對光進行內(nèi)部反射并使光隨機化以生成散斑。16. 如權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述隨機化裝置包括空心球體，例如積分球， 或者包括中空管。17. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，還包括:可變光學(xué)元件或設(shè)備，其位于 所述隨機化裝置前以用于改變?nèi)肷湓谒鲭S機化裝置上的光。18. 如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述可變光學(xué)元件或設(shè)備可操作以改變所述 光的幅度和/或相。19. 如權(quán)利要求17或18所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述可變光學(xué)元件或設(shè)備包括以下的至 少一個:可變形的鏡、空間光調(diào)制器以及數(shù)字微鏡，其中所述空間光調(diào)制器例如是液晶空間 光調(diào)制器。20. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括多個檢測器和用于將所述散斑轉(zhuǎn) 移至所述多個檢測器的裝置。21. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置可操作以將所述散斑的 不同部分轉(zhuǎn)移至不同的檢測器。22. 如權(quán)利要求20或21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置包括可控光束成形 設(shè)備，比如可變形的鏡、空間光調(diào)制器、數(shù)字微鏡。23. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被布置為波長計或光譜 儀或干涉儀。24. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括多個隨機化裝置。25. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括激光器，所述系統(tǒng)適于通過監(jiān)控散 斑隨時間的變化從而監(jiān)控在所述激光器的輸出的改變。26. -種激光器，包括： 可控激光源； 隨機化裝置，所述隨機化裝置用于使來自所述可控激光源的光隨機化以生成散斑； 檢測器，所述檢測器用于檢測所述散斑以確定所述光的一個或多個屬性和/或確定所 述光的一個或多個屬性的變化;以及 控制器，所述控制器用于基于所確定的所述光的一個或多個屬性和/或所確定的所述 光的一個或多個屬性的變化來控制所述可控激光源。27. 如權(quán)利要求26所述的激光器，其中所述隨機化裝置包括多個隨機定位的散射體，其 用于對光進行散射并由此使光隨機化以生成散斑。28. 如權(quán)利要求26或27所述的激光器，其中所述隨機化裝置是透射性的。29. 如權(quán)利要求26至28中任一項所述的激光器，其中所述隨機化裝置是反射性的。30. 如權(quán)利要求29所述的激光器，其中所述隨機化裝置包括中空元件，其用于對光進行 內(nèi)部反射并使光隨機化以生成散斑。31. 如權(quán)利要求30所述的激光器，其中所述隨機化裝置包括空心球體，例如積分球，或 者包括中空管。32. 如權(quán)利要求26至31中任一項所述的激光器，其中所述控制器可操作以控制或改變 激光腔的長度和激光增益介質(zhì)中的至少一個。33. 如權(quán)利要求26至32中任一項所述的激光器，其中所述控制器可操作以控制或改變 腔內(nèi)元件的至少一個屬性。34. -種激光穩(wěn)定系統(tǒng)，其用于穩(wěn)定可控的光源或激光源的輸出，所述激光穩(wěn)定系統(tǒng)包 括： 隨機化裝置，所述隨機化裝置用于使得來自所述可控的光源或激光源的光隨機化以生 成散斑； 檢測器，所述檢測器用于檢測所述散斑以確定所述光的一個或多個屬性和/或確定所 述光的一個或多個屬性的變化;以及 控制器，所述控制器用于基于所確定的所述光的一個或多個屬性和/或所述光的一個 或多個屬性的變化來控制所述可控的激光源。35. 如權(quán)利要求34所述的激光穩(wěn)定系統(tǒng)，其中提供多個檢測器，并且所述散斑中的至少 一部分入射在所述多個檢測器上。36. 如權(quán)利要求35所述的激光穩(wěn)定系統(tǒng)，其中所述散斑的不同部分入射在不同的檢測 器上。37. 如權(quán)利要求35或36所述的激光穩(wěn)定系統(tǒng)，其中所述不同的檢測器可操作以確定所 述光的不同屬性。38. 如權(quán)利要求37所述的激光穩(wěn)定系統(tǒng)，其中所述不同的檢測器可操作以同時確定所 述光的不同屬性。39. 一種光學(xué)系統(tǒng)，包括： 隨機化裝置，所述隨機化裝置用于使得光隨機化以生成散斑； 至少一個檢測器，所述至少一個檢測器用于檢測所述散斑以確定所述光的一個或多個 屬性；以及 在所述隨機化裝置前的可變光學(xué)元件或設(shè)備，所述可變光學(xué)元件或設(shè)備用于改變?nèi)肷?在所述隨機化裝置上的光。40. 如權(quán)利要求39所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述可變光學(xué)元件或設(shè)備可操作以改變光的 幅度和/或相。41. 如權(quán)利要求39或40所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述可變光學(xué)元件或設(shè)備包括以下的至 少一個:可變形的鏡、空間光調(diào)制器和數(shù)字微鏡，其中所述空間光調(diào)制器例如是液晶空間光 調(diào)制器。42. 如權(quán)利要求39至41中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括：多個檢測器；以及用于將所述 散斑轉(zhuǎn)移至所述多個檢測器的裝置。43. 如權(quán)利要求42所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置可操作以將所述散斑的 不同部分轉(zhuǎn)移至不同檢測器。44. 如權(quán)利要求42或43所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置包括可控光束成形 設(shè)備，比如可變形的鏡、空間光調(diào)制器、數(shù)字微鏡。45. 一種光學(xué)系統(tǒng)，包括： 隨機化裝置，所述隨機化裝置用于使得光隨機化以生成散斑； 多個檢測器，所述多個檢測器用于檢測所述散斑以確定所述光的一個或多個屬性；以 及 用于將所述散斑轉(zhuǎn)移至所述多個檢測器的裝置。46. 如權(quán)利要求45所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置可操作以便將所述散斑 的不同部分轉(zhuǎn)移至不同的檢測器。47. 如權(quán)利要求45或46所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)移的所述裝置包括可控光束成形 設(shè)備，比如可變形的鏡、空間光調(diào)制器、數(shù)字微鏡。48. 如權(quán)利要求45至47中任一項所述的光學(xué)系統(tǒng)，包括在所述隨機化裝置前的可變光 學(xué)元件或設(shè)備，其用于改變?nèi)肷湓谒鲭S機化裝置上的光。
【專利摘要】一種光學(xué)系統(tǒng)，包括：隨機化裝置，其具有多個隨機定位的散射體，以用于對光進行散射并由此使光隨機化以生成散斑；以及檢測器，其用于檢測散斑以便確定光的至少一個屬性和/或確定光的至少一個屬性的變化。
【IPC分類】G01J3/02, G01J4/00, G01J9/02, G01J1/42, H01S5/0687
【公開號】CN105705922
【申請?zhí)枴緾N201480059458
【發(fā)明人】K·德拉起亞, M·馬濟盧, K·梅茨格
【申請人】圣安德魯斯大學(xué)董事會
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2014年10月29日
【公告號】CA2928892A1, WO2015063481A2, WO2015063481A3