用于生成具有基本上恒定的能量的多色光子束的设备制造技术

本发明专利技术涉及生成设备(DG)，该生成设备包括：脉冲激光源(SL)，生成在具有时间不对称的脉冲内具有至少一个波长的主光子；成形装置(MM)，控制主光子以生成选择性偏振；聚焦的输入光束(FE)；以及光纤(FO)，其中，主光子激发具有由拉曼转换级联导致的不同波长并且形成具有基本上恒定的能量的宽频谱输出光束(FS)的次级光子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成具有基本上恒定的能量的多色光子束的设备
本专利技术涉及用于生成光子的多色光束的设备，并且涉及使用这种设备的分析系统。
技术介绍
在某些领域中，诸如样本(可能是医学样本)分析领域，需要传递具有在大光谱宽度(一般地，几十毫微米至几百毫微米)上基本上连续分布的波长的光子的光束的激光源。这种多色源通常称为连续体。如本领域中的技术人员所了解的，这些源是基于涉及非线性效应的光和物质相互作用产生。它们通常包括传递具有“主(primary)”波长的“主”光子的至少一个脉冲激光源、以及微结构的光纤，以从主光子(primaryphoton)产生包括具有多个“次级”波长的次级光子的输出光束。表述“微结构的光纤”在本文中理解为意指通常由其中旨在限制发光功率的定义的微结构的二氧化硅制成的光纤，以增加光和物质的相互作用并且因此改善主波长到大量次级波长的转换。例如，这些微结构可以在光纤中形成与光的传播方向横向布置的布拉格光栅并且能够修改通过光看到的色散关系。采用微结构的光纤的这种源有利地允许获得具有从近紫外线(或UV)(约350nm)延伸至中红外线(一般地5μm)的光谱宽度的稳定发射。由二氧化硅制成的微结构光纤例如在红外线中限制为2.4μm。然而，非线性微结构的光纤具有小的核心直径，并且因此在有能量的高限制的情况下，立即达到损坏它们材料的阈值。因此，采用微结构的光纤的这些源不允许获得高输出能量。此外，正常色散域中的微结构的光纤的抽运引起经由受激拉曼效应离散生成转换光谱。最后，异常色散域中的波长的转换以皮秒和纳秒激励方式通过孤子效应控制，该孤子效应引起防止使用的在脉冲的时间分布中的不同位置处生成的输出光束的各种次级波长在时域中区分的光谱图。在这些条件下，不可以在某些应用中使用这些源，诸如，在此外不实现荧光辐射的光谱分析的情况下多重相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)。这个多重CARS微波光谱法具体地用在成像领域中以识别和定位样本内的特定化学种类。
技术实现思路
本专利技术的目的具体地改善情形。为此，本专利技术提供了旨在生成光子的多色光束的设备，并且该设备包括：脉冲激光源，能够传递具有至少一个波长的主光子；形成装置，能够作用于主光子以传递具有所选偏振的聚焦的输入光束；以及光纤，布置为从输入光束产生包括具有多个波长的次级光子的多色输出光束。这个生成设备的特征在于它的脉冲激光源能够在具有时间不对称性的脉冲中传递主光子，以激发具有拉曼转换级联导致的各种波长并且形成具有基本上恒定地分布的能量的宽频谱输出光子的次级光子。经由非线性效应创建的每个次级波长然后在抽运脉冲(主光子)的持续时间期间具有特定的到达时间，这允许其具有单延迟的特征。次级光子随着时间的过去的这个分布是通过抽运脉冲中的不对称性加剧的非线性动态响应的结果。因此，通过使用利用时间不对称脉冲抽运的非微结构的光纤(例如，较大核心的标准光纤(诸如，HI980光纤))，可以获得其光谱的振幅基本上恒定的能量的光子的连续体。根据本专利技术的设备可具有可以单独或结合实现的其他特征，并且具体地：·脉冲激光源可以传递光纤的每米的能量密度，引起非线性生成根据它们各自的波长随着时间的过去传播的次级光子；·例如，光纤的每米的能量密度可以高于0.2kW/μm2/m；·该设备可包括滤波装置，该滤波装置安装在光纤的下游并且能够仅将具有包括在预定义区间中的波长的次级光子通过，以采用等于随着时间的过去传播的差异的持续时间的脉冲的形式传递过滤的输出光束；·该设备在光纤和形成装置之间可包括去对称性装置，该去对称性装置能够增加输入光束的时间不对称性；·光纤可以单模光纤或者实际上是多模光纤；·脉冲激光源可以能够在具有包括在几百纳秒和几十纳秒之间的持续时间的脉冲中传递主光子；·该设备可包括共振腔，该共振腔包括能够接收输入光束的二向色入射镜以及能够传递输出光束的出射镜；·光纤可以掺杂有稀土离子。在这种情况下，该设备还可以包括辅助激光源，该辅助激光源能够将旨在与稀土离子相互作用的辅助光子注入到光纤中以引起主光子的放大，以允许增加次级光子的转换；·作为变形例，光纤可以掺杂有能够使光纤中的非线性效应加剧的离子，以引起增加次级光子的转换。本专利技术还提供了样本分析系统，该样本分析系统包括以上提出的类型的至少一个生成设备并且能够传递用于分析样本的多色输出光束。例如，这种系统可以能够使用多重相干反斯托克斯拉曼散射(或CARS)分析样本。在这种情况下，这个系统还可以包括时间检测器。附图说明关于读取以下仅以举例的方式给出的说明并参考附图将更好地理解本专利技术，在附图中：图1示意性地和功能上地示出了根据本专利技术的生成设备的第一实施方式；图2经由曲线示意性地示出了根据本专利技术的一个实施方式的生成设备的输出光束的功率(单位为dB的P)根据波长(单位为nm的λ)的变化的实例；图3经由曲线示意性地示出了根据本专利技术的一个实施方式的生成设备的输出光束的功率和时域和波长域的变化的实例；图4示意性地和功能上地示出了根据本专利技术的生成设备的第二实施方式。图5示意性地和功能上地示出了根据本专利技术的生成设备的第三实施方式；以及图6示意性地和功能上地示出了根据本专利技术的生成设备的第四实施方式。具体实施方式具体地，本专利技术的目的是提供旨在生成光子FS的多色光束并且其能够(或功率)基本上恒定地分布的设备DG。以下通过非限制性的实例的方式，生成设备TG被认为旨在形成样本分析系统的一部分(可选地，用于分析医学样本)。然而，本专利技术不限于这种类型的系统。具体地，本专利技术涉及要求包括能够生成光子的多色光束并且其能量(或功率)基本上恒定的至少一个设备的任意系统。此外，通过非限制性实例的方式，以下将认为分析系统能够使用多重相干反斯托克斯拉曼散射(或多重CARS微波光谱法)分析样本。这种样本例如可以是血样。然而，本专利技术不限于这种类型的分析。总体上，本专利技术涉及许多领域，并且具体地，涉及生物光子(并且具体地，细胞诊断)、相干层析成像技术、流式细胞术、远程化学元素筛查(例如，用于机场安检)、个体检查(例如，在医学领域中)、爆炸物检测和细菌检测。图1和图4至图6示意性地示出了根据本专利技术的生成设备DG的四个非限制性实施方式。如示出的，(生成)设备DG包括至少一个脉冲激光源SL、形成装置MM和缺少微结构的光纤FO。脉冲激光源(或泵激光器)SL能够传递具有以下称为“主波长”的波长的所谓的“主”光子。根据应用要求并且因此根据理想的光谱带选择这个主(或泵)波长。因此，将可能属于红外线(或IR)域、属于可见域或者属于紫外(或UV)域。这些主光子还可以属于一个或多个域，诸如，红外波长及其第二谐波。此外，脉冲激光源SL能够在具有时间不对称性的脉冲中传递主光子。这个时间不对称性的优点将返回至以下。例如，这个脉冲激光源SL可以提供高峰值功率。在这种情况下，例如，将可能包括利用从10ps至10ns的范围内的脉冲产生1064nm的光子的Nd：YAG激光器的问题。这个时间不对称性可以借助于被引入激光源SL的激光腔的饱和吸收体并且借助于这个激光腔中的激光增益的变化的动态响应获得。脉冲的上升沿通过激光增益和吸收体的饱和速度进行设置，然而下降沿通过激光增益的损耗的动态响应和饱和吸收体的再开进行控制。因为饱和的动态响应和再开是不同的，因此获得不对称的脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成光子的多色光束的设备(DG)，所述设备(DG)包括：脉冲激光源(SL)，能够传递具有波长的主光子；形成装置(MM)，能够作用于所述主光子以传递具有选择的偏振的聚焦的输入光束；以及光纤(FO)，布置为从所述输入光束产生包括具有多个波长的次级光子的多色输出光束，其特征在于，所述脉冲激光源(SL)能够在具有时间不对称性的脉冲中传递所述主光子，以激发具有由拉曼转换级联导致的各种波长并且形成具有基本上恒定地分布的能量的宽频谱输出光束的次级光子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.22 FR 16505221.一种用于生成光子的多色光束的设备(DG)，所述设备(DG)包括：脉冲激光源(SL)，能够传递具有波长的主光子；形成装置(MM)，能够作用于所述主光子以传递具有选择的偏振的聚焦的输入光束；以及光纤(FO)，布置为从所述输入光束产生包括具有多个波长的次级光子的多色输出光束，其特征在于，所述脉冲激光源(SL)能够在具有时间不对称性的脉冲中传递所述主光子，以激发具有由拉曼转换级联导致的各种波长并且形成具有基本上恒定地分布的能量的宽频谱输出光束的次级光子。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述脉冲激光源(SL)能够传递诱发根据所述次级光子的各自的波长而随着时间的过去传播的所述次级光子的非线性生成的光纤(FO)的每米的能量密度。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，光纤(FO)的每米的所述能量密度高于0.2kW/μm2/m。4.根据权利要求2和3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括滤波装置，所述滤波装置安装在所述光纤(FO)的下游并且能够仅使具有包括在预定区间中的波长的次级光子通过，以传递过滤的输出光束，所述过滤的输出光束的形式是等于它们在随着时间的过去传播的不同的持续时间的脉冲。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备在所述光纤(FO)和所述形成装置(MSM)之间包括去对称性装置(MD)，所述去对称性装置(MD)能够增加所述输入光束的所述时间不对称性。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·卢奥，多米尼克·帕纽，卡塔日娜·克鲁帕，巴德尔·沙拉比，亚历克西·拉布鲁耶尔，亚历山德罗·托内洛，文森特·库代尔克，
申请(专利权)人：国立科学研究中心，利摩日大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR