可橫向調(diào)節(jié)激光束限制器的制造方法
【專利摘要】一種激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括可調(diào)節(jié)種子光束限制器(230)，其被配置成可以可橫向調(diào)節(jié)方式附接至展寬器壓縮機(200)，且被配置成限制由振蕩器(100)產(chǎn)生的種子光束(101)入射在所述展寬器壓縮機(200)上，其中所述展寬器壓縮機(200)被配置成整合至啁啾脈沖放大激光發(fā)生器(1)上，且被配置成展寬所述種子光束(101)的種子脈沖(1O1p)的持續(xù)時間。
【專利說明】可橫向調(diào)節(jié)激光束限制器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119要求2011年12月23日提交的美國專利申請第13/336，659號的優(yōu)先權，其全部內(nèi)容在此以引用的方式并入本文。
【技術領域】
[0003]本專利文件涉及包括帶啁啾脈沖放大的高功率飛秒激光的飛秒激光。更確切地說，本專利文件涉及通過利用啁啾脈沖放大激光中的可調(diào)節(jié)元件來改進激光束特性。
【背景技術】
[0004]在許多當今的甚至更具挑戰(zhàn)的激光應用中，一直在追求每脈沖承載高能量的較短脈沖。這些特征允許激光應用有更好的控制和更好的操作速度。本領域進展中的一個顯著步驟是輸出超短、飛秒激光脈沖的激光系統(tǒng)的外觀和成熟度。這些飛秒激光可用于各種應用，包括若干不同類型的眼科手術，其中超短脈沖可以用于以良好受控方式修正靶向眼組織。
[0005]在早期的飛秒激光中，極短的脈沖長度會在這些脈沖中產(chǎn)生極高的功率。然而，此高功率威脅到損害激光的增益介質(zhì)。其解決方案為啁啾脈沖放大(CPA)技術的形式。在CPA技術中，飛秒種子脈沖由振蕩器或種子激光產(chǎn)生。種子脈沖被導引至展寬器，所述展寬器將種子脈沖的長度展寬10-1，000倍至飛秒范圍，從而大幅減少脈沖內(nèi)的功率。在不破壞增益介質(zhì)本身的情況下可以用放大器的增益介質(zhì)安全地放大這些被展寬的脈沖。放大脈沖然后被發(fā)送至將放大脈沖的 長度壓縮回飛秒的壓縮機。迄今已經(jīng)將基于CPA方法的激光成功引入許多應用中。
[0006]CPA系統(tǒng)的性能對在不破壞光束品質(zhì)的情況下執(zhí)行展寬的展寬器以及針對所述展寬器精調(diào)以可高效壓縮脈沖的壓縮機極為敏感。如果這些性能因素未能恰到好處，那么激光脈沖的壓縮會變得不完整且脈沖的長度無法被壓縮回所需的飛秒范圍。因此，啁啾脈沖放大激光的展寬和壓縮的精調(diào)存在挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]細調(diào)展寬器和壓縮機的需要在組裝期間和在維護其光束品質(zhì)和壓縮效率的CPA激光的維護期間均會產(chǎn)生問題和挑戰(zhàn)。
[0008]在CPA激光的組裝期間，需要由訓練有素的人員利用精密且專業(yè)的設備執(zhí)行耗時的細調(diào)。在研究或?qū)嶒灜h(huán)境中，CPA激光可在其組裝期間且還可在其定期操作期間由實驗室的高素質(zhì)人員利用已經(jīng)就位的精密設備進行細調(diào)。
[0009]但是，在制造過程的背景中，對高素質(zhì)人員和精密儀器的需要均代表額外的成本、組裝過程中的時間增加、品質(zhì)控制挑戰(zhàn)和可能的故障點。
[0010]此外，在通常不會在高技術環(huán)境中安裝的市售CPA激光的定期操作期間，細調(diào)通常由于各種原因而變差。因此，需要定期調(diào)諧CPA激光以恢復展寬器和壓縮機的細調(diào)。保持最新細調(diào)所需的現(xiàn)場維護的頻率對市售CPA激光的制造商和運營商而言是項負擔和成本。
[0011]因此，出于制造和維護兩個原因，亟需開發(fā)減少細調(diào)展寬器和壓縮機的需要和頻率的CPA激光。
[0012]本專利文件所述實施例通過包括可調(diào)節(jié)元件以限制和控制激光光束而為細調(diào)啁啾脈沖放大激光中的展寬器和壓縮機提供改進。
[0013]特定而言，激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實施方案可包括可調(diào)節(jié)種子光束限制器，其被配置成可以可橫向調(diào)節(jié)的方式附接至展寬器壓縮機，且限制振蕩器產(chǎn)生的種子光束入射在展寬器壓縮機上；其中所述展寬器壓縮機被配置成整合至啁啾脈沖放大激光發(fā)生器，且使所述種子光束的種子脈沖的持續(xù)時間展寬。
[0014]在其它實施方案中，一種激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括可調(diào)節(jié)種子光束限制器，其被配置成可以可橫向調(diào)節(jié)的方式附接至展寬器，且限制振蕩器產(chǎn)生的種子光束入射在展寬器上；其中所述展寬器被配置成整合至啁啾脈沖放大激光發(fā)生器，且使所述種子光束的種子脈沖的持續(xù)時間展寬。
[0015]最后，一種改進激光性能的方法的實施方案可包括將種子光束限制器可橫向調(diào)節(jié)地附接至啁啾脈沖放大激光的展寬器壓縮機的展寬器面；將由啁啾脈沖放大激光的振蕩器產(chǎn)生的種子脈沖的種子光束導引至展寬器面上；在種子光束限制器的橫向坐標改變時，監(jiān)測由展寬器壓縮機返回的展寬光束的光束品質(zhì)；確定展寬光束的所監(jiān)測光束品質(zhì)滿足預定品質(zhì)標準時種子光束限制器的橫向品質(zhì)坐標；和在所確定的橫向品質(zhì)坐標處將種子光束限制器固定至展寬器面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1A-B示出了高功率飛秒啁啾脈沖放大激光發(fā)生器I的兩個實施方案。
[0017]圖2A示出了 CPA激光的展寬壓縮方法的概念。
[0018]圖2B示出了展寬器壓縮機。
[0019]圖3A-C示出了展寬器壓縮機的展寬器面和壓縮機面以及單獨附接的可調(diào)節(jié)光束限制器。
[0020]圖4以側(cè)視圖示出了展寬器壓縮機、可調(diào)節(jié)種子光束限制器和可調(diào)節(jié)放大光束限制器。
[0021]圖5A-B示出了可以二維調(diào)節(jié)的可調(diào)節(jié)光束限制器。
[0022]圖6示出了調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)種子光束限制器的方法。
【具體實施方式】
[0023]本專利文件描述通過包括一個或多個可調(diào)節(jié)元件來限制和控制激光光束而優(yōu)化啁啾脈沖放大激光的展寬器和壓縮機的細調(diào)的實施方案。
[0024]圖1A示出了啁啾脈沖放大(CPA)激光發(fā)生器I。CPA激光發(fā)生器I例如可以是傾腔再生放大器(⑶RA)激光。CPA激光I的主要元件可以包括振蕩器100、展寬器壓縮機200和光學放大器300。
[0025]振蕩器100可以產(chǎn)生并輸出飛秒種子脈沖1lp的種子光束101。振蕩器100可以是可產(chǎn)生和輸出CPA激光發(fā)生器I的種子脈沖的各種光源。實例包括二極管泵送光纖振蕩器或自由空間種子激光。振蕩器100可包括工作在808nm波長的單個GaAs 二極管，或工作在其它波長的各種其它二極管。雖然具有關于其最大功率和脈沖形狀失真的其它限制，但是光纖振蕩器比自由空間振蕩器小得多。在手術室的擁擠度是緊要約束條件的外科應用中，通過利用光纖振蕩器而減少激光發(fā)生器的空間程度可以是有利的設計特征。
[0026]在一些實例中，振蕩器二極管可包括頻率穩(wěn)定條，諸如二極管內(nèi)的體布拉格光柵。此外，振蕩器100可以包括半導體飽和吸收鏡，或SESAM。利用一個或多個SESAM會改進所產(chǎn)生脈沖內(nèi)的模式的一致性，導致基本模式鎖定的操作。
[0027]振蕩器100的實施方案可輸出限制基本上變形受限的種子脈沖，例如具有高斯形狀。在一些實施方案中，也可以產(chǎn)生平頂脈沖。脈沖長度可在1-1,000飛秒(fs)范圍內(nèi)，在其它實施方案中在10fs-1Ops范圍內(nèi)。種子脈沖頻率或重復率可在ΙΟ-ΙΟΟΜΗζ范圍內(nèi)。種子脈沖的光束的功率可在1-1OOOmW范圍內(nèi)。
[0028]展寬器壓縮機200可以整合至CPA激光發(fā)生器I以展寬且稍后壓縮激光脈沖。振蕩器100可通過分束器BS150將種子光束101耦合至展寬器壓縮機200中。入射在展寬器壓縮機200上的種子光束101可由可以可橫向調(diào)節(jié)方式附接至展寬器壓縮機200的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220限制并控制。
[0029]展寬器壓縮機200可以通過為種子脈沖的不同頻率分量引入不同延遲時間而展寬種子脈沖。簡言之，展寬器壓縮機200可以將色散或啁啾引入脈沖中。其操作將在下面參考圖2A-B更詳細地予以描述。展寬器壓縮機200可輸出展寬脈沖201p的展寬光束201且通過分束器BS150和法拉第隔離器410將其耦合至放大器300。
[0030]放大器300可以從展寬器壓縮機200接收展寬脈沖201p、放大所選展寬脈沖的振幅并且輸出放大展寬脈沖301p的放大激光光束301。這些放大的展寬脈沖301p可選擇性地通過法拉第隔離器410和分束器BS420和BS430在相反方向上耦合回展寬器壓縮機200中。當在這個相反方向上使用時，展寬器壓縮機200可(再)壓縮放大的展寬脈沖301p的持續(xù)時間并且輸出飛秒長度的放大壓縮脈沖401p的放大壓縮光束401。
[0031]法拉第隔離器410可以確保振蕩器100受放大器300產(chǎn)生的強力放大光束301保護。如果沒有法拉第隔離器410，放大光束301的一部分可到達振蕩器100且由于放大的展寬光束301的放大展寬脈沖301p的高能量含量而使其嚴重受損。
[0032]雖然CPA激光發(fā)生器I的一些實施方案可成功地用于眼科應用，包括白內(nèi)障手術、囊和角膜手術，但是CPA激光發(fā)生器I的實施例還可用于非常廣泛范圍的其它應用中，其包括其它類型的眼科手術，諸如視網(wǎng)膜和角膜外科手術、以及皮膚科、牙科、美容及內(nèi)科手術應用，和用激光光剝離或一些其它激光輔助過程塑形材料片的各種材料加工應用。
[0033]圖1B示出了 CPA激光I的相關實施例，其中展寬器壓縮機200的功能由兩個單獨塊展寬器215和壓縮機217執(zhí)行。在一些實施例中，展寬器215和壓縮機217可從相同單晶中裁切。
[0034]圖2A在一些細節(jié)上示出了產(chǎn)生啁啾的概念。展寬器壓縮機200或展寬器215可跨脈沖持續(xù)時間的大部分接收種子光束101中頻率成分或頻譜可大致一致或為“白色”的短種子脈沖101P。換句話說，短脈沖1lp開始處的不同頻率/波長頻譜分量的振幅大致平坦且在脈沖持續(xù)時間期間保持如此。
[0035]展寬器壓縮機200或展寬器215可通過為短脈沖1lp的不同頻譜分量引入不同延遲時間而展寬短脈沖1lp的脈沖長度。
[0036]圖2A示出了不同頻譜分量的不同延遲時間將短種子脈沖1lp展寬成更長展寬脈沖201p。圖2A還示出了所述展寬還使展寬脈沖201p的頻率成分或頻譜與時間相依。根據(jù)典型常規(guī)，前導部分由紅色頻率支配而尾部由藍色頻率支配的脈沖稱為具有如圖2A所示實例中的正色散或啁啾。
[0037]本描述是指在時域中的啁啾:脈沖的高頻分量和低頻分量在時間上分開。其它類型的啁啾，諸如空間啁啾(其中高頻分量和低頻分量在光束內(nèi)空間上分開)增加了各種額外的設計挑戰(zhàn)且不在展寬器壓縮機200或展寬器215的所需功能之中。
[0038]展寬器壓縮機200或展寬器215可將飛秒種子脈沖1lp的持續(xù)時間從1_1，000飛秒范圍展寬至展寬脈沖201p的1-1，000皮秒的展寬持續(xù)時間。展寬器壓縮機200可以比10、100或1000更大的展寬因子將飛秒種子脈沖1lp的持續(xù)時間展寬。這些展寬因子中的每個為放大器300引入不同的設計標準。
[0039]早期設計的展寬器和壓縮機涉及多個單獨可調(diào)光柵、棱鏡或其它頻譜解析器。這些頻譜解析器的位置和取向必須細調(diào)且對準以實現(xiàn)所需展寬效果。這些對準是敏感的且因此在制造期間需要精確的校準且在操作期間需要定期重復的維護或再校準。對于非高科技設置的應用，諸如醫(yī)療環(huán)境，這些早期類型的CPA激光需要高維護是背離更廣泛市場接受的障礙。
[0040]圖2B示出了提供有關這些挑戰(zhàn)的改進的展寬器壓縮機200的實例。首先，圖2B的展寬器壓縮機200可通過包括啁啾體布拉格光柵(CVBG)而消除用于展寬的可單獨調(diào)節(jié)光譜解析器的需要。該CVBG可以包括由垂直于曝光方向或光軸209的光熱折射(PTR)玻璃形成的一組層210-1。層210-1可具有適當折射率和光柵周期或沿光軸209按層210-1的位置逐漸改變的分色。在這樣的設計中，布拉格反射的條件對于短種子脈沖1lp的不同頻譜分量發(fā)生在不同深度處。
[0041]由于種子脈沖1lp的不同頻譜分量在CVBG的不同深度處被反射，所以其橫貫不同長度的光學路徑且因此獲得不同時間延遲。如圖2B的實例所示，當短“白色”種子脈沖1lp通過展寬器面21 Is進入展寬器壓縮機200時，其紅色頻率分量從具有較寬層空間或光柵周期的展寬層區(qū)210s的近區(qū)反射，因為其波長較長且在這些近區(qū)中滿足布拉格反射條件。
[0042]相反，具有較短波長的藍色頻率分量從CVBG中的展寬層區(qū)210s的較遠區(qū)反射。由于藍色分量橫貫較長光學路徑，所以其相對于種子脈沖1lp的紅色分量延遲。因此，輸入的短白色種子脈沖1lp被CVBG展寬器壓縮機200或展寬器215展寬成較長展寬脈沖201p。在特定實例中，展寬脈沖201p因為藍色分量相對于脈沖內(nèi)的紅色分量延遲而產(chǎn)生正啁啾。展寬器壓縮機200的其它實施例可具有產(chǎn)生負啁啾，使紅色頻譜分量相對于藍色分量延遲的CVBG。顯然，在本實施方案中，展寬器壓縮機200或自立式展寬器215的展寬功能可在不對準可單獨調(diào)節(jié)的頻譜分解器的情況下執(zhí)行。
[0043]圖2B的展寬器壓縮機200的CVBG設計的第二個優(yōu)點在于展寬脈沖201p可通過使其作為放大展寬脈沖301p返回至相同展寬器壓縮機200但是通過相反定位的壓縮機面211c而被壓縮回飛秒脈沖。這種設計允許放大的展寬脈沖301p僅從相反方向橫穿以展寬相位展寬脈沖的相同層結(jié)構(gòu)210-1的壓縮層區(qū)210c。由于相同層結(jié)構(gòu)反向橫貫，所以這種設計可再次在無需需要細調(diào)的額外可單獨調(diào)節(jié)的頻譜解析器的情況下高精度撤消原始展寬。
[0044]詳細而言，當展寬放大脈沖301p通過壓縮機面211c進入CVBG展寬器壓縮機200時，其紅色分量隨著其藍色分量在展寬期間被展寬層區(qū)210s延遲而被壓縮層區(qū)210c的層210-1延遲到相同程度，從而恢復種子脈沖1lp的原始短長度。因此，具有CVBG架構(gòu)的展寬器壓縮機200可以非常有效地補償展寬器引入的展寬并且以壓縮回飛秒的長度輸出放大壓縮脈沖401p。
[0045]在其它實施方案中，如圖1B的實施方案，如果其層結(jié)構(gòu)210-1是彼此的精確反面，那么可由單獨壓縮機217高精確地撤消展寬器215執(zhí)行的展寬。實現(xiàn)此的一種做法是在垂直于曝光209的方向已經(jīng)利用逐漸改變的分色或折射率形成層210-1之后，從相同單晶中裁切展寬器215和壓縮機217。
[0046]從以上描述中，顯然如果在層結(jié)構(gòu)210-1中，層間距離、層厚度和平滑度以及層折射率，累積的層特性獨立于橫向于z(曝光方向或光軸209)的(x，y)坐標，那么種子脈沖1lp的展寬和放大展寬脈沖301p的(再)壓縮是最有效的。
[0047]不幸的是，在實際系統(tǒng)中，層特性通常在一定程度上依賴于橫向坐標(X，y)。例如，當通過沿曝光方向209曝光至入射的光刻光束形成層結(jié)構(gòu)210-1時，這通常是層特性由于光刻光束的像差或所用基晶內(nèi)的材料變動而結(jié)束展現(xiàn)一定程度的橫向變動的情形。
[0048]此(X，y)相依性可出于至少兩個原因而呈現(xiàn)設計問題。(I)首先，如果層特征取決于光束直徑內(nèi)的橫向坐標(x，y)，那么展寬脈沖201p的頻譜分量可取決于(x，y)坐標而獲取不同的延遲。這個空間非均質(zhì)性造成展寬脈沖201p在時間啁啾之外產(chǎn)生空間啁啾，這更難以補償回飛秒脈沖長度。
[0049](2)第二，如果放大展寬脈沖301p傳播通過其層結(jié)構(gòu)僅在反向上盡可能靠近展寬層區(qū)210s的壓縮層區(qū)210c，那么壓縮最有效用于精確撤消展寬。然而，如果層210-1由(X，y)相依層特性形成，那么壓縮層區(qū)210c中的層特性可與展寬層區(qū)210s中的層特性大為不同，使得壓縮不完整或低效。
[0050]因此，由受層特性的橫向變動驅(qū)動的展寬器壓縮機200減少或最小化不需要的空間啁啾和激光脈沖的不完整壓縮是個設計挑戰(zhàn)。
[0051 ] 在這方面，圖3A示出了激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220的實施方案，其可通過限制落在展寬器面211s上的種子光束101和落在壓縮機面211c上的放大展寬光束301入射至其中(I)層特性展示光束直徑內(nèi)的最小變動，和(2)壓縮層區(qū)210c中的層結(jié)構(gòu)僅在反向上接近匹配展寬層區(qū)210s中的層結(jié)構(gòu)的點處而產(chǎn)生上述兩種設計挑戰(zhàn)。由于基于這兩個要求所選的點并不總是彼此完全成行，所以激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220的一些實施方案可被配置成在這些需求之間達成良好妥協(xié)。
[0052]在一些實施方案中，可通過具有可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220產(chǎn)生改進。如下文更詳細描述，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可以可橫向調(diào)節(jié)方式附接至展寬器壓縮機200的展寬器面211s，且可被配置成限制由振蕩器100產(chǎn)生的種子光束101入射在展寬器壓縮機200的展寬器面211s上。
[0053]此處，展寬器壓縮機200可以被整合至上述啁啾脈沖放大(CPA)激光發(fā)生器I中。特定而言，展寬器壓縮機200或展寬器215可展寬由振蕩器100產(chǎn)生的種子光束101的種子脈沖1lp的持續(xù)時間。在一些實施方案中，展寬器壓縮機200或展寬器215還可包括啁啾體布拉格光柵或CVBG。
[0054]可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可包括半徑為r的展寬孔232s，以約束或限制展寬器壓縮機200或展寬器215的展寬器面211s上的種子光束101的入射點。本實施方案可尤其解決上述設計挑戰(zhàn)的第一個，光束半徑內(nèi)的層特性的橫向變動，導致產(chǎn)生空間啁啾且導致返回的展寬光束201的時間啁啾變差。
[0055]使用可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可通過以下步驟改進展寬光束201的品質(zhì):(I)將可橫向調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可調(diào)節(jié)地附接至展寬器面211s，使得展寬孔232s將種子光束101的入射點限制在橫向坐標或位置U，y)的半徑r的附近；(2)改變?nèi)肷潼c和展寬孔232s的橫向坐標(x，y) ；(3)由適當裝置(諸如頻譜分析器或波前分析器)監(jiān)測橫向坐標(X，y)上的反射展寬光束201的空間啁啾、時間啁啾或光束品質(zhì)的相依性；(4)確定優(yōu)化監(jiān)測的光束品質(zhì)或啁啾，或使所監(jiān)測品質(zhì)或啁啾滿足預定標準的橫向位置(Xj)tjpt ;和最后
(5)大概在最佳位置(x，y)_處將可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s固定至展寬器面211s。最佳橫向位置U，y)opt通常對應于具有最平滑層的展寬層區(qū)210s，所述最平滑層最佳遵循設計的層分色和折射率。
[0056]在步驟(4)，不僅空間啁啾，而是光束品質(zhì)的任何所選指標均可被追蹤。在一些實施方案中，可最優(yōu)化壓縮機217將放大展寬脈沖301p (再)壓縮至飛秒放大壓縮脈沖401p的效率。在其它實施方案中，可最優(yōu)化展寬光束201的像差的所選測量。在一些實施方案中，可統(tǒng)一最優(yōu)化多于一個光束品質(zhì)的組合。
[0057]可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s不僅可使用展寬孔232s，而且可代以使用部分光束阻隔器、光束衰減器、掩膜或透鏡予以實施。在這些情況的每個中，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可以橫向調(diào)節(jié)，使得其可限制種子光束101入射在展寬器面211s上。
[0058]在一些實施方案中，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可以在一個橫向維度上調(diào)節(jié)，X、I或橫向于展寬器壓縮機200或展寬器215的光軸209的一些通常方向調(diào)節(jié)。
[0059]可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可以在被配置來可調(diào)節(jié)地附接至展寬器面211s的一個或多個調(diào)節(jié)端口 234s的幫助下固定至展寬器壓縮機200或展寬器215的展寬器面211s。圖3A示出了調(diào)節(jié)端口 234s可以是線性槽，允許沿著一個方向調(diào)節(jié)可橫向調(diào)節(jié)種子光束限制器230s。調(diào)節(jié)端口 234s可以通過調(diào)節(jié)緊固件242s接合，其被配置成容納可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s的可調(diào)節(jié)附接。調(diào)節(jié)緊固件242s可包括可移動緊固件、螺釘、螺栓和螺母組合以及滑動器。調(diào)節(jié)緊固件242s可形成、位于或附接在容納展寬器壓縮機200或展寬器215的展寬器壓縮機外殼244上。
[0060]圖3B示出了經(jīng)由接合調(diào)節(jié)端口 234s的調(diào)節(jié)緊固件242s附接至展寬器外殼244的可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s?？烧{(diào)節(jié)種子光束限制器230s可因此限制種子光束101至居中于展寬器孔232s的中心的橫向位置(x，y)處半徑為r的圓的入射點。
[0061]由于調(diào)節(jié)端口 234s可允許在橫向方向運動，所以可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s且因此所述種子光束101的入射點可在相對于光軸209的橫向方向上移動。在一些實施方案中，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s的橫向位置可由調(diào)節(jié)器245調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)器245可包括滑動器、杠桿、微電動機、電機械調(diào)節(jié)器或PZT控制調(diào)節(jié)器。在其它實施方案中，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可以由技術人員手動調(diào)節(jié)。[0062]圖3C示出了激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220的一些實施方案，其可包括可以可橫向調(diào)節(jié)方式在壓縮機面211c處附接至展寬器壓縮機200或壓縮機217的可調(diào)節(jié)放大光束限制器230c。放大光束限制器230c可被配置成限制放大展寬光束301入射在展寬器壓縮機200或壓縮機217的壓縮機面211c上。
[0063]如上所述，如果由放大光束限制器230c的壓縮孔232c將放大展寬光束301導引或限制為從其結(jié)構(gòu)僅以相反方式盡可能接近由種子光束限制器230s選擇的展寬層區(qū)210s的層結(jié)構(gòu)的壓縮層區(qū)210c布拉格反射，那么放大展寬脈沖301p的壓縮的效率可得到提高。為了實現(xiàn)此，放大光束限制器230c可類似地橫向調(diào)節(jié)為種子光束限制器230s:通過將其調(diào)節(jié)端口 234c可調(diào)節(jié)地連接至可附接或位于展寬器壓縮機外殼244上的調(diào)節(jié)緊固件242c。使用本設計，放大光束限制器230c可在壓縮機面21 lc、可用于監(jiān)測壓縮放大脈沖401p的壓縮的壓縮監(jiān)測傳感器或檢測器周圍移動，其中所監(jiān)測的壓縮在搜尋空間內(nèi)是最優(yōu)的或可接受的位置可識別，且放大光束限制器230c可在所識別的位置固定至壓縮機面211c。
[0064]圖4示出了整合式展寬器壓縮機200的實施方案的側(cè)視圖。在本實施方案中，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s具有可為長形孔或槽的兩個調(diào)節(jié)端口 234s。調(diào)節(jié)緊固件242s可以是具有充分大半徑頭的螺釘，使得當螺釘242s擰緊時，它們保持至可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s上且將其固定至展寬器壓縮機200的外殼244的展寬器面211s，使得展寬孔232s在通過監(jiān)測展寬光束201的光束品質(zhì)而確定的(x，y)_，s位置，或在滿足預定標準的位置。
[0065]類似地，在壓縮機面211c上，調(diào)節(jié)緊固件(例如螺釘242c)可允許放大光束限制器230c的調(diào)節(jié)端口 234c的橫向調(diào)節(jié)，之后擰緊螺釘242c以將可調(diào)節(jié)放大光束限制器230c固定至壓縮機面211c，使得壓縮孔242c在最優(yōu)位置(X，y)。#，。，或在滿足預定標準的位置。
[0066]圖5A-B示出了允許在兩個方向上橫向調(diào)節(jié)的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)220的實施方案。在本實施方案中，二維(2D)調(diào)節(jié)端口 234s可為圓形或其它延長型，而不是圖3-4的線性槽。當2D調(diào)節(jié)端口 234s接合大尺寸調(diào)節(jié)緊固件242s時，可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s可沿著X和y方向兩者移動。一旦對應于最優(yōu)光束品質(zhì)的展寬孔232s的中心的橫向坐標(x，y)_已被識別，則具有大尺寸頭的大尺寸調(diào)節(jié)緊固件242s可用來在其最優(yōu)位置將可調(diào)節(jié)種子光束限制器230s緊固或固定至展寬器壓縮機外殼244。
[0067]為了完整性，此處重復，在所有以上實施方案中，展寬器壓縮機200可以是如圖1A、圖2B和圖4中的一個整合式單元200，或者其可包括如圖1B和圖3A-C的一個實施方案中的單獨展寬器215和單獨壓縮機217。在另一實施方案中，圖3A-C可僅僅示出整合式實施方案200的兩端。
[0068]圖6示出了改進CPA激光發(fā)生器的性能的方法500。所述方法500可以包括:
[0069]將種子光束限制器可橫向調(diào)節(jié)地附接510至啁啾脈沖放大激光的展寬器壓縮機的展寬器面；
[0070]將由啁啾脈沖放大激光的振蕩器產(chǎn)生的種子脈沖的種子光束導引520至展寬器面上；
[0071]在種子光束限制器的橫向坐標變化時監(jiān)測530由展寬器壓縮機返回的展寬光束的光束品質(zhì)；
[0072]確定540展寬光束的監(jiān)測光束品質(zhì)滿足預定品質(zhì)標準時種子光束限制器的品質(zhì)橫向坐標；和[0073]在所確定的品質(zhì)橫向坐標處將種子光束限制器固定550至展寬器面。以上方法步驟中的結(jié)構(gòu)元件可以是圖1-5所述的類似命名的結(jié)構(gòu)元件。
[0074]在確定540的情況下，預定品質(zhì)標準可以采取許多不同的形式。在一些實施方案中，品質(zhì)標準可以是在種子光束限制器的橫向坐標跨越展寬器面變化時展寬光束的空間啁啾是否到達最小值。在其它實施方案中，品質(zhì)標準可以是光束像差值是否通過在放大光束限制器周圍移動而減少至低于特定值。在又一些其它實施方案中，品質(zhì)標準可以是展寬光束的展寬脈沖的頻譜是否達到所需的時間相依性。
[0075]在一些實施方案中，監(jiān)測530可包括測量對應于種子光束限制器的變化橫向坐標的展寬光束的空間啁啾。
[0076]在一些實施方案中，方法500還可包括將放大光束限制器可橫向調(diào)節(jié)地附接至啁啾脈沖放大激光的展寬器壓縮機的壓縮機面；將由啁啾脈沖放大激光的放大器產(chǎn)生的放大展寬脈沖的放大光束導引至壓縮機面上；在放大光束限制器的橫向坐標變化時，監(jiān)測由展寬器壓縮機返回的壓縮光束的壓縮脈沖的壓縮特性；在所監(jiān)測的壓縮特性滿足預定壓縮標準時,確定放大光束限制器的壓縮橫向坐標；和在所確定的壓縮橫向坐標處將放大光束限制器固定至壓縮機面。
[0077]在方法500的一些實施方案中，種子光束限制器的品質(zhì)橫向坐標的確定540可涉及使用所監(jiān)測的光束品質(zhì)和所監(jiān)測的壓縮特性兩者。方法500的實施方案可在例如滿足品質(zhì)條件和滿足壓縮標準并未在種子光束限制器的相同橫向坐標處發(fā)生時實踐。在這種情況下，可為種子光束限制器計算折中橫向坐標，所述橫向坐標可使用所監(jiān)測的光束品質(zhì)和所監(jiān)測的壓縮特性兩者予以計算。
[0078]雖然本文件含有許多細節(jié)，但是這些細節(jié)不應被解譯為限制本發(fā)明或可能要求之物的范圍，而實際上應解譯為描述本發(fā)明的特定實施方案特定的特征。本文件在單獨實施方案的上下文中所述的某些特征也可在單個實施方案中組合實施。反之，在單個實施方案的上下文中描述的各個特征也可單獨或以任何適當子組合形式在多個實施方案中實施。此夕卜，盡管上文可將特征描述為以某些組合起作用且甚至最初如此要求，但是來自所要求組合的一個或多個特征在一些情況中可從組合中去除，且所要求組合可指子組合或子組合的變動。
【權利要求】
1.一種激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其包括: 可調(diào)節(jié)種子光束限制器，其被配置成 可以可橫向調(diào)節(jié)的方式附接至展寬器壓縮機，且 限制振蕩器產(chǎn)生的種子光束入射在所述展寬器壓縮機上，其中 所述展寬器壓縮機被配置成 整合至啁啾脈沖放大激光發(fā)生器中，且 使所述種子光束的種子脈沖的持續(xù)時間展寬。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述啁啾脈沖放大激光發(fā)生器包括 所述振蕩器，其被配置成為所述展寬器壓縮機產(chǎn)生所述種子光束；和 放大器，其被配置成 從所述展寬器壓縮機接收所述展寬種子脈沖， 放大所選展寬種子脈沖的振幅以產(chǎn)生放大展寬脈沖，且 輸出放大展寬脈沖的激光光束；其中 所述展寬器壓縮機被配置成 接收放大展寬脈沖的所述激光光束， 壓縮所述放大展寬脈沖的持續(xù)時間，和 輸出壓縮脈沖的激光光束。
3.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述展寬器壓縮機包括: 啁啾體布拉格光柵(CVBG)。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器包括: 展寬孔，其被配置成限制所述種子光束在所述展寬器壓縮機上的入射點。
5.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器包括部分光束阻擋器、光束衰減器、掩模和透鏡中的至少一個。
6.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器可在橫向維度上相對于所述展寬器壓縮機的光軸調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器可在兩個橫向維度上相對于所述展寬器壓縮機的光軸調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述展寬器壓縮機包括: 一個或多個調(diào)節(jié)緊固件，其被配置成容納所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器至所述展寬器壓縮機的可調(diào)節(jié)固定。
9.根據(jù)權利要求8所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述展寬器壓縮機包括: 外殼；其中 所述外殼包括展寬器面，且 所述調(diào)節(jié)緊固件被附接至所述展寬器面。
10.根據(jù)權利要求8所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器包括: 一個或多個調(diào)節(jié)端口，其被配置成可調(diào)節(jié)地附接至所述展寬器壓縮機的所述調(diào)節(jié)緊固件。
11.根據(jù)權利要求8所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述調(diào)節(jié)緊固件包括可移動緊固件、螺釘、螺栓和螺母組合和滑動器中的至少一個。
12.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器可被調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)器包括滑動器、杠桿、微電動機、電機械調(diào)節(jié)器和PZT控制調(diào)節(jié)器中的至少一個 。
13.根據(jù)權利要求1所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其還包括: 放大光束限制器，其被配置成 可以可橫向調(diào)節(jié)方式在壓縮機面附接至所述展寬器壓縮機，且 限制放大光束在所述展寬器壓縮機上的入射。
14.一種激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其包括: 可調(diào)節(jié)種子光束限制器，其被配置成 可以可橫向調(diào)節(jié)方式附接至展寬器，且 限制振蕩器產(chǎn)生的種子光束入射在所述展寬器上，其中 所述展寬器被配置成 整合至啁啾脈沖放大激光發(fā)生器中，且 使所述種子光束的種子脈沖的持續(xù)時間展寬。
15.根據(jù)權利要求14所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中: 所述展寬器包括 調(diào)節(jié)緊固件，其被配置成容納所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器至所述展寬器的所述固定；且 所述可調(diào)節(jié)種子光束限制器包括 調(diào)節(jié)端口，其可以可調(diào)節(jié)方式附接至所述調(diào)節(jié)緊固件，和 展寬孔，其限制所述種子光束在所述展寬器上的入射。
16.根據(jù)權利要求14所述的激光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其還包括: 可調(diào)節(jié)放大光束限制器，其被配置成 可以可橫向調(diào)節(jié)方式附接至壓縮機，且 限制由所述激光發(fā)生器的放大器產(chǎn)生的放大光束入射在所述壓縮機上，其中 所述壓縮機被配置成 整合至所述啁啾脈沖放大激光中，和 壓縮由所述啁啾脈沖放大激光發(fā)生器的放大器產(chǎn)生的放大光束的放大展寬脈沖的持續(xù)時間。
17.—種改進激光性能的方法，所述方法包括: 將種子光束限制器可橫向調(diào)節(jié)地附接至啁啾脈沖放大激光的展寬器壓縮機的展寬器面； 將由所述啁啾脈沖放大激光的振蕩器產(chǎn)生的種子脈沖的種子光束導引至所述展寬器面上； 在所述種子光束限制器的橫向坐標改變時，監(jiān)測由所述展寬器壓縮機返回的展寬光束的光束品質(zhì)；確定所述展寬光束的所監(jiān)測光束品質(zhì)滿足預定品質(zhì)標準時所述種子光束限制器的品質(zhì)橫向坐標；和 在所確定的橫向品質(zhì)橫向坐標處將所述種子光束限制器固定至所述展寬器面。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，所述監(jiān)測包括: 測量所述展寬光束中對應于所述種子光束限制器的所述變化品質(zhì)橫向坐標的空間啁啾。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，所述方法還包括: 將放大光束限制器可橫向調(diào)節(jié)地附接至所述啁啾脈沖放大激光的所述展寬器壓縮機的壓縮機面； 將由所述啁啾脈沖放大激光的放大器產(chǎn)生的放大展寬脈沖的放大光束導引至所述壓縮機面上； 在所述放大光束限制器的橫向坐標改變時，監(jiān)測由所述展寬器壓縮機返回的壓縮光束的壓縮脈沖的壓縮特性； 在所監(jiān)測壓縮特性滿足預定壓縮標準時，確定所述放大光束限制器的壓縮橫向坐標；和 在所確定壓縮橫向坐標處將所述放大光束限制器固定至所述壓縮機面。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，所述確定所述種子光束限制器的品質(zhì)橫向坐標包括: 使用所述監(jiān)測的光束品質(zhì)和所述監(jiān)測的壓縮特性兩者。
【文檔編號】H01S3/00GK104040807SQ201280063823
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2011年12月23日
【發(fā)明者】M·卡瓦維蒂斯 申請人:愛爾康手術激光股份有限公司