EP1558967B1

Production of tuneable picosecond light impulses in a visible spectral range

Abstract

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EP1558967B1, drawing sheet 1
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Expired 25 February 2024, 2.6 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    Apparatus for producing light pulses in the visible spectral range, comprising a laser system (LS) which emits femtosecond light pulses, that is to say light pulses of a duration of up to 1 ps, in the infrared spectral range, wherein the wavelength of the light pulses emitted by the laser system (LS) is tunable, and an optical frequency converter (FC) for conversion of the wavelength of the light pulses into the visible spectral range, wherein there is provided an optical stretcher (OS) by means of which the pulse duration of the frequency-converted light pulses can be increased to at least 1 ps, characterised in that conversion of the wavelength of the light pulses by means of the frequency converter is effected in such a way that the wavelength of the light pulses is tunable in the visible spectral range. Dispositif pour la production d'impulsions lumineuses dans la plage spectrale visible, avec un système laser (LS), qui émet des impulsions lumineuses de l'ordre de la femtoseconde, c'est-à-dire des impulsions lumineuses d'une durée allant jusqu'à 1 ps, dans la plage spectrale infrarouge, la longueur d'onde des impulsions lumineuses émises par le système laser (LS) pouvant être adaptée, et avec un convertisseur de fréquence (FC) optique pour la conversion de la longueur d'onde des impulsions lumineuses dans la plage spectrale visible, un dispositif d'étirement (OS) optique étant prévu, au moyen duquel la durée d'impulsion des impulsions lumineuses converties au niveau de la fréquence peut être augmentée jusqu'à au moins 1 ps, caractérisé en ce que la conversion de la longueur d'onde des impulsions lumineuses s'effectue au moyen du convertisseur de fréquence de telle sorte que la longueur d'onde des impulsions lumineuses peut être adaptée dans la plage spectrale visible. Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtimpulsen im sichtbaren Spektralbereich, mit einem Lasersystem (LS), das Femtosekunden-Lichtimpulse, das heißt Lichtimpulse mit einer Dauer von bis zu 1 ps, im infraroten Spektralbereich emittiert, wobei die Wellenlänge der von dem Lasersystem (LS) emittierten Lichtimpulse abstimmbar ist, und mit einem optischen Frequenzkonverter (FC) zur Konversion der Wellenlänge der Lichtimpulse in den sichtbaren Spektralbereich, wobei ein optischer Strecker (OS) vorgesehen ist, mittels welchem die Impulsdauer der frequenzkonvertierten Lichtimpulse auf mindestens 1 ps vergrößerbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konversion der Wellenlänge der Lichtimpulse mittels des Frequenzkonverters derart erfolgt, dass die Wellenlänge der Lichtimpulse im sichtbaren Spektralbereich abstimmbar ist.
  2. 2
    Apparatus according to claim 1 characterised in that the frequency converter (FC) includes one or more frequency doublers. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur de fréquence (FC) comprend un ou plusieurs doubleurs de fréquence. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzkonverter (FC) einen oder mehrere Frequenzverdoppler umfasst.
  3. 3
    Apparatus according to claim 1 characterised by at least one optical frequency filter which is connected either upstream or downstream of the frequency converter (FC). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par au moins un filtre de fréquence optique, qui est monté en amont ou en aval du convertisseur de fréquence (FC). Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein optisches Frequenzfilter, das dem Frequenzkonverter (FC) entweder vor- oder nachgeschaltet ist.
  4. 4
    Apparatus according to claim 1 characterised in that the wavelength of the light pulses emitted by the laser system (LS) are tunable at least in the range of between 1 µm and 2 µm, preferably between 800 nm and 2 µm. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur d'onde des impulsions lumineuses émises par le système laser (LS) peut être adaptée au moins dans la plage comprise entre 1 µm et 2 µm, de préférence entre 800 nm et 2 µm. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der von dem Lasersystem (LS) emittierten Lichtimpulse wenigstens im Bereich zwischen 1 µm und 2 µm, vorzugsweise zwischen 800 nm und 2 µm. abstimmbar ist.
  5. 5
    Apparatus according to claim 1 characterised in that the optical stretcher (OS) is formed by at least one dispersive optical element which is connected downstream of the frequency converter (FC). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'étirement optique (OS) est formé par au moins un élément optique dispersant, qui est monté en aval du convertisseur de fréquence (FC). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Strecker (OS) durch wenigstens ein dispersives optisches Element gebildet wird, das dem Frequenzkonverter (FC) nachgeschaltet ist.
  6. 6
    Apparatus according to claim 1 characterised in that the laser system for producing the tunable light pulses has a non-linear optical fibre (3), by means of which the optical spectrum of femtosecond light pulses can be modified using solitonic effects, wherein an optical compressor (2) is disposed upstream of the non-linear optical fibre (3). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système laser présente pour la production des impulsions lumineuses adaptables une fibre (3) optique non linéaire, au moyen de laquelle le spectre optique d'impulsions lumineuses de l'ordre de la femtoseconde peut être modifié en utilisant des effets solitoniques, un compresseur (2) optique étant monté en aval de la fibre (3) optique non linéaire. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasersystem zur Erzeugung der abstimmbaren Lichtimpulse eine nichtlineare optische Faser (3) aufweist, mittels welcher das optische Spektrum von Femtosekunden-Lichtimpulsen unter Ausnutzung solitonischer Effekte modifizierbar ist, wobei der nichtlinearen optischen Faser (3) ein optischer Kompressor (2) vorgeschaltet ist.
  7. 7
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the light pulses coupled into the non-linear optical fibre (3) have a pulse energy of at least one nanojoule. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les impulsions lumineuses injectées dans la fibre (3) optique non linéaire ont une énergie d'impulsion d'au moins un nanojoule. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in die nichtlineare optische Faser (3) eingekoppelten Lichtimpulse eine Impulsenergie von wenigstens einem Nanojoule haben.
  8. 8
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the optical compressor (2) is adapted to be adjustable in such a way that the variation in frequency in relation to time of the light pulses coupled into the non-linear optical fibre (3) is variable. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compresseur (2) optique est conçu réglable de telle sorte que la variation de fréquence dans le temps des impulsions lumineuses injectées dans la fibre (3) optique non linéaire peut être modifiée. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Kompressor (2) verstellbar ausgebildet ist, derart, dass der zeitliche Frequenzverlauf der in die nichtlineare optische Faser (3) eingekoppelten Lichtimpulse veränderbar ist.
  9. 9
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the non-linear optical fibre (3) is polarisation-maintaining and/or dispersion-shifted. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre (3) optique non linéaire est conservatrice de la polarisation et/ou décalée en dispersion. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare optische Faser (3) polarisationserhaltend und/oder dispersionsverschoben ist.
  10. 10
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the non-linear optical fibre (3) has a core diameter of less than five micrometers. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre (3) optique non linéaire a un diamètre de noyau d'au moins 5 microns. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare optische Faser (3) einen Kerndurchmesser von weniger als fünf Mikrometem hat.
  11. 11
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the non-linear optical fibre (3) is in the form of a microstructured photonic fibre. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fibre (3) optique non linéaire est conçue comme une fibre photonique microstructurée. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare optische Faser (3) als mikrostrukturierte photonische Faser ausgebildet ist.
  12. 12
    Apparatus according to claim 6 characterised in that the length of the non-linear optical fibre (3) is less than one metre. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la longueur de la fibre (3) optique non linéaire est inférieure à 1 m. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der nichtlinearen optischen Faser (3) weniger als einen Meter beträgt.
  13. 13
    Apparatus according to claim 6 characterised by an additional optical compressor (6) which is arranged downstream of the non-linear optical fibre (3). Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par un compresseur (6) optique supplémentaire, qui est monté en aval de la fibre (3) optique non linéaire. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen optischen Kompressor (6), der der nichtlinearen optischen Faser (3) nachgeschaltet ist.
  14. 14
    Use of an apparatus according to one of claims 1 to 13 for microscopy, confocal microscopy, fluorescence spectroscopy or automated high throughput screening. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 pour la microscopie, la microscopie à foyer commun, la spectroscopie de fluorescence ou la recherche automatisée d'agent actif. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für die Mikroskopie, die konfokale Mikroskopie, die Fluoreszenzspektroskopie oder die automatisierte Wirkstoffsuche.
Independent claims14