[发明专利]用于OCT的具有GRISM的波长可调谐外腔激光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及电磁辐射光谱的红外、可见以及紫外部分的光源、即电磁辐射源的领域。更具体地，本发明涉及光源、光学相干断层扫描设备以及用于生成改变波长的光束的方法。

背景技术

可调谐光源用于许多应用。其中包括扫频源光学相干断层扫描(SS-OCT)，其中，在较高和较低波长之间快速来回扫描波长。其他应用需要在各种频率和/或具有不同扫描特性等的DC调谐(即，将波长设置为期望值并将其维持特定时间以用于测量)或扫描。

已经使用各种方法来实现扫频光源(在本文中，术语“光”通常不仅涉及可见光范围中的电磁辐射，还涉及近红外和中红外以及近紫外、特别地范围在300nm和2000nm之间的电磁辐射)。其中包括使用微电机系统(MEMS)来用于波长调谐的光源。如例如在WO 2010/111795Al中所公开的，可以以利特罗结构使用光栅——入射光束和衍射光束是共线的(或共轴的)——但是波长扫描不由光栅的移动引起而是通过移动入射在光栅的光束引起。

发明内容

本发明的目标是提供一种可在宽范围内调谐的波长可调谐光源。本发明的另一目标是提供(瞬时)输出的光的带宽很小的波长可调谐光源。本发明的又一目标是提供输出光的参数仅很少在波长范围内改变的光源。本发明的另一目标是提供特别紧凑的光源。

这些以及其他目标可以至少部分地由权利要求中定义的本发明来实现。

根据本发明的方面，光源特别地可以是外腔半导体激光器光源，包括：

-半导体增益装置，可操作来提供光放大；

-波长选择元件，其包括衍射光栅，特别是透射衍射光栅；以及

-光转向器；

其中，增益装置、光转向器和衍射光栅共同布置以使得针对由增益装置发出并由衍射光栅衍射的光部分建立光学谐振器；

其中，光学谐振器是外腔激光器谐振器；以及

其中，光源能够改变入射在波长选择元件上(特别地在衍射光栅上)的、在谐振器中循环的辐射的角度以根据入射角度来选择谐振器辐射波长。

光转向器包括谐振器端部元件，其中谐振器中的光在振器端部元件之间来回行进。谐振器端部元件可以是反射镜(其中一个反射镜可以是部分透明的以耦合输出光的一部分)，或者在可替换实施例中，端部元件中的一个可以是在反射中操作的光栅，例如上述衍射光栅。除了谐振器端部元件以外，光转向器可以可选地包括另外的反射镜、棱镜、透镜等或影响光的传播的其他元件。

本发明的理念基于以下方法：通过关于波长选择元件(特别地关于所述衍射光栅)倾斜输入光束来选择波长λ：λ＝fct(输入角度)。以及波长选择元件使得不同波长的光束指向不同的方向，并且仅对于特定波长范围实现谐振器条件，而该波长范围外的光部分不能在谐振器中来回循环。

可以提供为，所述衍射光栅是透射衍射光栅。这样，在维持光源的非常小的形状因数的同时，可以实现增大的分辨本领，因为光可以在光学谐振器中来回传播一次的同时在透射衍射光栅处衍射两次。在该情况下，针对由增益装置发出并经由透射衍射光栅透射的光部分建立所述光学谐振器。可替换地，所述衍射光栅可以是反射衍射光栅。

也可以提供为，衍射光栅是静态的(固定的)。通常是这种情况。衍射光栅可以机械地例如关于基底固定。特别地，其可以关于所述光转向器和/或所述增益装置固定。利用静态衍射光栅，光栅在波长扫描期间不移动。利用静态衍射光栅并利用方向改变装置，可以实现非常快速的波长扫描，所述方向改变装置被提供用于改变入射在波长选择元件上(更特别地在衍射光栅上)的角度。由于合适衍射光栅的典型尺寸和质量，在许多情况下不能或至少难以通过移动衍射光栅实现高扫描速率，而是(更简单地)使用方向改变装置实现。