[发明专利]锁模激光器的光信号处理

说明书

本申请要求申请日为2010年7月15日、发明名称为“锁模激光器的光信号处理”的美国临时专利申请No.61/364,545的优先权。申请No.61/364,545的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。本申请要求申请日为2010年2月5日、发明名称为“锁模激光器的光信号处理”的美国临时专利申请No.61/301,722的优先权。申请No.61/301,722的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。本申请要求申请日为2009年12月14日、发明名称为“基于双脉冲激光系统的光学扫描和成像系统”的美国临时专利申请No.61/286,179的优先权。申请No.61/286,179的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。本申请要求申请日为2009年10月2日、发明名称为“锁模激光器的光信号处理”的美国临时专利申请No.61/248,207的优先权。申请No.61/248,207的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。

本申请涉及申请日为2009年3月6日、发明名称为“基于双脉冲激光系统的光学扫描和成像系统”的美国专利申请No.12/399,435，该文献在下文被称为‘435。申请No.12/399,435的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。

本申请涉及申请日为2006年10月13日、发明名称为“基于激光的频率标准及其应用”的美国专利申请No.11/546,998，该文献在下文被称为‘998。申请No.11/546,998的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。‘998于2007年4月19日公开为美国专利申请公开号2007/0086713。

本申请涉及申请日为2006年3月10日、发明名称为“脉冲激光源”的美国专利申请No.11/372,859，该文献在下文被称为‘859。申请No.11/372,859的内容以其全文形式在此被结合入本文作为引用。‘859于2006年9月7日公开为美国专利申请公开号2006/0198398。

技术领域

本发明涉及将光信号处理应用于锁模激光器，用于精确感测、采样和精密光谱学。

背景技术

锁模激光器和频梳激光器促进了光谱学和精确感测的进步。近来，锁模激光器与传统傅里叶变换光谱仪(FTS)结合以获得改进的信噪比，用于光谱吸收测量(J.Mandon等人，′Fourier transform spectroscopy with a laser frequency comb′，in Nature Photonics，vol.3，pp.99-102，2009和N.Picque′等人，国际专利申请公开号WO 2010/010437)。Haensch等人在美国专利7,203,402中建议了将频梳激光器用于光谱学。

如‘435中所述，在现有技术中，频梳激光器可被理解为构成锁模激光器的子集。锁模激光器和频梳激光器均以某一重复率f_rep产生具有相应的输出频谱的输出脉冲串，所述输出频谱可被表征为线光谱，具有单独的频率线：

f＝f_ceo+mf_rep

其中m是整数，而f_ceo是载波包络偏移频率。整数m也被称为梳形线阶。不过，与锁模激光器不同，频梳激光器要求精确控制重复率和载波包络偏移频率。

事实上，限制频梳激光器的广泛使用的难点在于将单独梳形线精确光学锁相到至少两个外部参考频率以便获得稳定的频梳。不过，至少对于光学计量，通过将锁模激光器用作传递振荡器可以进行频率测量而不需要使单独的梳形线稳定(J.Stenger等人，Phys.Rev.Lett.，vol.7，pp.073601-1-073601-4，(2002))。将锁模激光器用作传递振荡器，可以精确测量位于光谱的相隔较远区域的两个参考频率之间的频率比或频率差(仅受锁模激光器的谱段的光谱范围的限制)。该技术，当将cw激光器(而非锁模激光器)用作传递激光器时应用于差频测量在计量学中是公知的(C.O.Weiss等人，′Frequency measurement and control，advanced techniques and future trends′，vol.79，pp.215-247(2000))。cw传递振荡器有时也被称为参考振荡器。