本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置和激光器。

背景技術(shù)：

相干長度表征了具有一定譜寬的光源能夠發(fā)生干涉的最大光程差。激光光源因其良好的相干性已被廣泛應(yīng)用于眾多光學(xué)及交叉學(xué)科領(lǐng)域中,如相干光纖通訊、激光測距、激光雷達(dá)等領(lǐng)域。隨著科技進(jìn)步和研究的不斷深入，人們對激光光源提出了新的要求，相干長度可調(diào)的激光光源在光全息、光學(xué)相干層析成像、高精度面型檢測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

以光學(xué)相干層析成像技術(shù)為例，它是應(yīng)用弱相干光源照射生物組織，然后令其后向的散射光與參考光干涉，從而實(shí)現(xiàn)對生物組織結(jié)構(gòu)成像的技術(shù)。光源的相干性是決定成像橫向分辨率的重要參數(shù)，光源的相干度越低，則產(chǎn)生的干涉散斑越小，層析成像的橫向分辨率越高。但不同的生物組織對成像精度要求不同，如對視神經(jīng)層析成像，需要非常高的分辨率以方便對視神經(jīng)的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行觀察，而對舌面、皮膚等組織成像，則更多是對較大面積組織進(jìn)行觀察，并不需要如此高的分辨率。光源相干長度的降低，固然能夠提高層析成像的分辨率，但同時使得參考光與散射光的相互干涉更加困難，表現(xiàn)為成像過程中要求移動臂的移動精度變高，往返移動速度變慢，導(dǎo)致成像速度變慢。若將相干長度可調(diào)光源應(yīng)用于OCT技術(shù)，針對需成像的不同生物組織的分辨率要求而改變相干長度，可以在不妨礙成像目標(biāo)的基礎(chǔ)上加快成像速度，提高成像效率,典型圖像深度為～1mm(如高散射組織)到>10mm(如眼部輕微散射)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述存在的技術(shù)問題而提出本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置，用于調(diào)控激光器的激光相干長度，其中

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述激光器包括輸出耦合鏡、增益介質(zhì)和線寬壓窄模塊；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述調(diào)控裝置包括法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具、分光片、相干長度檢測元件和相干長度反饋控制系統(tǒng)；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具位于所述輸出耦合鏡與增益介質(zhì)之間或位于增益介質(zhì)與線寬壓窄模塊之間；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述分光片位于所述激光器出光面的一側(cè)，用于將所述激光器輸出的激光分成第一光束和第二光束；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述相干長度檢測元件用于接收從所述分光片出射的第二光束并實(shí)時測量第二光束的相干長度值；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述相干長度反饋控制系統(tǒng)分別與所述相干長度檢測元件和所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相連，用于將實(shí)時測量的第二光束的相干長度值與相干長度的目標(biāo)值進(jìn)行對比，并根據(jù)對比結(jié)果調(diào)節(jié)所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相對激光光軸的角度，使實(shí)時測量的第二光束的相干長度值達(dá)到所述相干長度的目標(biāo)值；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述線寬壓窄模塊用于對輸出激光的線寬進(jìn)行一定壓窄，達(dá)到目標(biāo)線寬；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述目標(biāo)線寬小于所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相對激光光軸的角度可調(diào)，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法線相對激光光軸的可調(diào)范圍為-5°～5°，但該角度不為零；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述分光片對第一光束的分光比為 99％～80％，對第二光束的分光比為1％～20％；

依照本實(shí)用新型一實(shí)施例，還包括小孔光闌，用于控制激光模式，實(shí)現(xiàn)基模激光輸出。

本實(shí)用新型提出了一種基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置克服了現(xiàn)有的調(diào)節(jié)諧振腔長技術(shù)在改變腔長時，易導(dǎo)致諧振腔穩(wěn)定性發(fā)生變化，影響激光輸出功率；還克服了利用色散元件腔外調(diào)節(jié)激光光譜技術(shù)帶來的激光能量損耗和棱鏡與光柵組合控制激光相干長度技術(shù)的操作復(fù)雜等問題。綜上所述本實(shí)用新型提出的基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置，在對激光器能量輸出狀態(tài)影響較小的情況下，可實(shí)現(xiàn)激光相干長度的靈活簡便控制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型激光基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了一種基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置，用于調(diào)控激光器的激光相干長度，所述激光器包括輸出耦合鏡、增益介質(zhì)和線寬壓窄模塊。所述線寬壓窄模塊用于對輸出激光的線寬進(jìn)行一定壓窄，達(dá)到目標(biāo)線寬。所述調(diào)控裝置包括法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具、分光片、相干長度檢測元件和相干長度反饋控制系統(tǒng)。

所述分光片位于所述激光器出光面的一側(cè)，用于將所述激光器輸出的激光分成第一光束和第二光束。優(yōu)選地，所述第一光束8和第二光束9的分光比為：80％～99％和20％～1％。

所述相干長度檢測元件用于接收從所述分光片出射的第二光束并實(shí)時測量第二光束的相干長度值，其可以是光譜儀、邁克爾遜干涉儀、共焦掃描干涉儀等光譜檢測儀器。

所述相干長度反饋控制系統(tǒng)分別與所述相干長度檢測元件和所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相連，用于將實(shí)時測量的第二光束的相干長度值與相干長度的目標(biāo)值進(jìn)行對比，并根據(jù)對比結(jié)果調(diào)節(jié)所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相對激光光軸的角度，使實(shí)時測量的第二光束的相干長度值達(dá)到所述相干長度的目標(biāo)值。

所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具位于所述輸出耦合鏡與增益介質(zhì)之間或位于增益介質(zhì)與線寬壓窄模塊之間，所述目標(biāo)線寬小于所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍。所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相對激光光軸角度可調(diào)，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法線相對激光光軸角度調(diào)節(jié)范圍為-5°～5°，但夾角不能為零。

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，激光器包括輸出耦合鏡2、增益介質(zhì)4和線寬壓窄模塊5。該激光相干長度的調(diào)控裝置具體包括分光片1、法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3、相干長度檢測元件6和相干長度反饋控制系統(tǒng)7。

在本實(shí)施例中，所述分光片1位于所述激光器的輸出耦合鏡2出光面的一側(cè)，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3位于所述輸出耦合鏡2與所述增益介質(zhì) 4之間，所述分光片1將輸出的激光分為透射的第一光束8和反射的第二光束9，所述第一光束8作為主要能量輸出，第二光束9作為探測光入射到相干長度檢測元件6，所述相干長度檢測元件6實(shí)時測量激光相干長度值，相干長度反饋控制系統(tǒng)7是一臺計(jì)算機(jī)，用于將測量值與目標(biāo)值進(jìn)行對比處理，然后通過調(diào)節(jié)所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3相對激光光軸的角度，改變相干長度值，最終實(shí)現(xiàn)激光相干長度的調(diào)控輸出。

作為實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，所述線寬壓窄模塊5，用于對輸出激光線寬進(jìn)行一定壓窄，目標(biāo)壓窄線寬小于法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3的自由光譜范圍。

作為實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一光束8和第二光束9的分光比為：90％和10％。

作為實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3厚度約為 5.5mm，法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3法線與激光光軸方向呈0.5°角。

在本實(shí)施例中是通過轉(zhuǎn)動腔內(nèi)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具相對光軸的角度，得到了1064nm波段、相干長度9.37cm到20.05cm可調(diào)的基模激光輸出。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3的基本原理是多光束干涉。設(shè)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具介質(zhì)的折射率為n，厚度為d，光束在法布里- 珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3內(nèi)的折射角為θ，激光波長為λ，則法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具透過率表達(dá)式為：

其中，r為F-P法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3的反射率，δ為法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3中參與多光束干涉效應(yīng)的相鄰出射光束的位相差，即其中θ為光束進(jìn)入法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3后的折射角，λ為波長?？梢?，其余條件不變時，T是折射角θ的函數(shù)。在激光器中插入法布里-珀羅法布里 -珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，由于法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3對各波長激光的透過率與激光出射角度有關(guān)，所以，通過傾斜法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3可以達(dá)到改變相應(yīng)波長激光透過率，繼而改變輸出激光光譜及相干長度的目的。本發(fā)明通過改變插入諧振腔中法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3相對光軸的角度，實(shí)現(xiàn)對輸出激光光譜及相干長度的調(diào)控。

圖2是本實(shí)用新型基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例與上述實(shí)施例的區(qū)別在于所述法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3位于所述線寬壓窄模塊5與增益介質(zhì)4之間，其上述實(shí)施例相同的技術(shù)特征在此就不一一贅述。

圖3是本實(shí)用新型基于標(biāo)準(zhǔn)具控制激光光譜及相干長度的調(diào)控裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例與上述兩個實(shí)施例的區(qū)別在于所述增益介質(zhì)4為Nd：YAG激光晶體，所述相干長度檢測元件6 為共焦掃描干涉儀。該激光相干長度的調(diào)控裝置還包括小孔光闌10，所述小孔光闌10內(nèi)徑為0.8mm，且位于輸出耦合鏡2與法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具3 之間，用于控制激光模式，實(shí)現(xiàn)基模激光輸出，用于提高輸出激光功率穩(wěn)定性。與上述兩個實(shí)施例相同的技術(shù)特征在此就不一一贅述。

以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。