本发明涉及宽带飞秒激光中单根频率梳齿的选取技术，具体是一种基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置及方法。
背景技术：
自1960年第一台激光器诞生以来，由于它具有高亮度、良好的单色性和相干性及方向性，而被广泛应用于工业、军事、通信、医学、测量和科学研究等诸多领域。根据不同的用途，相关的专业人员会选择相应波段的激光器来达到其目的。然而，人们在很多情况下会面临如下问题：一、目前有很多波段的激光没有合适的激光器可以提供。二、即使有些波段的激光可以找到合适的激光器来提供，但其线宽可能很宽而无法精确地完成一些实际需求，而且当人们在一定的范围内调节激光器的波长时，很容易在稳频时带来困难。三、有时为了完成一个实际的测量或一个精确的实验，需要很多不同波段的激光器，此时就需要花费大量资金去同时购置多台激光器。
进入新世纪后，飞秒光学频率梳的问世为精密光谱学、任意频率激光的锁定和光钟等众多研究领域带来了重大突破。飞秒光学频率梳可以提供波长范围为600nm-1100nm的宽带飞秒激光，该宽带飞秒激光包含一系列等间隔的频率梳齿（例如德国Melon公司生产的光纤飞秒激光器可以提供重复频率为250MHz的一系列频率梳齿），其中的每一根频率梳齿都可以作为一理想的单色光源输出。因此，倘若能从包含一系列频率梳齿的宽带飞秒激光中选取出其中某一根频率梳齿作为一理想的激光器，则必然可以产生任意频率的激光，由此可以彻底解决上述问题（现有激光器所提供的激光无法到达某些波段、有些波段的激光器输出的激光具有很宽的线宽且不容易稳频、花费大量资金购置多台激光器以获取不同频率的激光）。然而，由于频率梳齿间的频率间隔较小，目前尚无一种方法或装置可以从包含一系列频率梳齿的宽带飞秒激光中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器。
技术实现要素：
本发明为了解决目前尚无一种方法或装置可以从包含一系列频率梳齿的宽带飞秒激光中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器的问题，提供了一种基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置及方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置，包括F-P腔、会聚透镜；其中，F-P腔的入射端设有由第一全反射镜、第二全反射镜、滤光片依次串接而成的光路；F-P腔的出射端与会聚透镜的入射端之间设有由第三全反射镜、光栅、第四全反射镜依次串接而成的光路；会聚透镜的出射端设有可移动的狭缝。
基于光学频率梳的任意频率激光的产生方法（该方法是基于本发明所述的基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置实现的），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤1：飞秒光学频率梳输出的宽带飞秒激光依次经第一全反射镜、第二全反射镜反射后入射到滤光片，然后由滤光片从宽带飞秒激光中滤出特定波段的飞秒激光；
步骤2：这些特定波段的飞秒激光被入射到F-P腔，其中只有某些特定波长的频率梳齿才能与F-P腔共振，并经F-P腔透射出来，然后经第三全反射镜反射后入射到光栅，再经光栅衍射成为频率随空间位置变化的激光束，且该激光束在传播过程中发散；
步骤3：发散的激光束经第四全反射镜反射后入射到会聚透镜，然后经会聚透镜变为平行激光束，且该平行激光束中具有相同重复频率的频率梳齿在空间中呈现等间隔、均匀分布；平行激光束入射到狭缝，然后由狭缝从平行激光束中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器。
本发明所述的基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置及方法通过采用全新的原理，实现了从包含一系列频率梳齿的宽带飞秒激光中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器，由此可以产生任意频率的激光，从而彻底解决了现有激光器所提供的激光无法到达某些波段、有些波段的激光器输出的激光具有很宽的线宽且不易进行稳频、花费大量资金购置多台激光器以获取不同频率的激光的问题。
本发明有效解决了目前尚无一种方法或装置可以从包含一系列频率梳齿的宽带飞秒激光中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器的问题，适用于工业、军事、通信、医学、测量和科学研究等诸多领域。
附图说明
图1是本发明中基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置的结构示意图。
具体实施方式
基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置，包括F-P腔Q、会聚透镜L；其中，F-P腔Q的入射端设有由第一全反射镜M1、第二全反射镜M2、滤光片F依次串接而成的光路；F-P腔Q的出射端与会聚透镜L的入射端之间设有由第三全反射镜M3、光栅G、第四全反射镜M4依次串接而成的光路；会聚透镜L的出射端设有可移动的狭缝P。
所述F-P腔Q的自由光谱区为3GHz；所述第一全反射镜M1、第二全反射镜M2、第三全反射镜M3、第四全反射镜M4均为宽带介质膜全反射镜；所述光栅G为1800线的反射式光栅；光栅G与第三全反射镜M3之间的距离、光栅G与第四全反射镜M4之间的距离均为1.25m；所述狭缝P的宽度小于3μm。
基于光学频率梳的任意频率激光的产生方法（该方法是基于本发明所述的基于光学频率梳的任意频率激光的产生装置实现的），该方法是采用如下步骤实现的：
步骤1：飞秒光学频率梳输出的宽带飞秒激光依次经第一全反射镜M1、第二全反射镜M2反射后入射到滤光片F，然后由滤光片F从宽带飞秒激光中滤出特定波段的飞秒激光；
步骤2：这些特定波段的飞秒激光被入射到F-P腔Q，其中只有某些特定波长的频率梳齿才能与F-P腔Q共振，并经F-P腔Q透射出来，然后经第三全反射镜M3反射后入射到光栅G，再经光栅G衍射成为频率随空间位置变化的激光束，且该激光束在传播过程中发散；
步骤3：发散的激光束经第四全反射镜M4反射后入射到会聚透镜L，然后经会聚透镜L变为平行激光束，且该平行激光束中具有相同重复频率的频率梳齿在空间中呈现等间隔、均匀分布；平行激光束入射到狭缝P，然后由狭缝P从平行激光束中选取出单根频率梳齿作为一理想的激光器。