一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置與產生方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提出一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置與產生方法，所述裝置包括：激光源（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方體（3）、第一反射鏡（4）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方體（6）、第三半波片（7）、第二反射鏡（8）、第四半波片（9）、第三反射鏡（10）、第四反射鏡（11）、渦旋半波片（12）、第三偏振分光立方體（13）、聚焦透鏡（14）、三階非線性效應作用裝置（15）、線偏振片（17）和偏振選擇器（16）。本發明專利技術通過創新設計基于同一激光源的分束光路結構，使得基于同一激光源同時產生兩束可調節功率的基礎參考信號激光束和偏振態可調節的偏振調節信號激光束，具有廣闊應用前景。具有廣闊應用前景。具有廣闊應用前景。

【技術實現步驟摘要】
一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置與產生方法


[0001]本專利技術屬于非線性光學應用領域，具體涉及一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置與產生方法。

技術介紹

[0002]四波混頻是一種重要的三階非線性過程，三束入射光同時與樣品相互作用，在滿足相位匹配的條件下，產生第四束光，稱為四波混頻(FWM)信號，若三束入射光頻率相等則稱為簡并四波混頻(DFWM)。DFWM是一種高靈敏度、高分辨率、高信噪比的光譜技術。現有技術中傳統的DFWM裝置的三束入射光相互獨立，裝置復雜，難以控制，且易受外界干擾，而且現有DFWM裝置中入射光束的偏振態無法進行調節，更無法產生偏振態可調節的簡并四波混頻信號。

技術實現思路

[0003]本專利技術所要解決的技術問題在于針對現有簡并四波混頻裝置的問題，提供一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置以及基于該裝置進行的偏振可調簡并四波混頻信號產生方法，本專利技術通過創新設計基于同一激光源的分束光路結構，使得基于同一激光源產生兩束可獨立調節的基礎參考信號激光束，并基于同一激光源同時產生具有多種偏振態的偏振調節信號激光束，實現了偏振可調簡并四波混頻信號產生，具有廣闊應用前景。
[0004]為解決上述需要，本專利技術采用的技術方案如下：一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，包括：激光源1、第一半波片2、第一偏振分光立方體3、第一反射鏡4、第二半波片5、第二偏振分光立方體6、第三半波片7、第二反射鏡8、第四半波片9、第三反射鏡10、第四反射鏡11、渦旋半波片12、第三偏振分光立方體13、聚焦透鏡14、三階非線性效應作用裝置15、線偏振片17和偏振選擇器16；其中由所述激光源1、線偏振片17和第一半波片2組成光源單元，用于產生激光束；由所述第一偏振分光立方體3、第一反射鏡4、渦旋半波片12和偏振選擇器16組成偏振調節信號光路單元，用于產生偏振態可調節的偏振調節信號激光束；由所述第一偏振分光立方體3、第二半波片5、第二偏振分光立方體6、第三半波片7、第二反射鏡8和第三偏振分光立方體13組成第一基礎參考信號光路單元，用于產生第一基礎參考信號激光束；由所述第二偏振分光立方體6、第四半波片9、第三反射鏡10、第四反射鏡11和第三偏振分光立方體13組成第二基礎參考信號光路單元，用于產生第二基礎參考信號激光束；由所述聚焦透鏡14和三階非線性效應作用裝置15組成簡并四波混頻信號產生單元，所述偏振調節信號激光束、第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束在所述簡并四波混頻信號產生單元中產生簡并四波混頻信號。
[0005]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中入射到所述三階非線性效應作用裝置15中的第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束具有豎直偏振態；入射到所述三階非線性效應作用裝置15中的偏振調節信號激光束的偏振態可通過偏振選擇器16進行調節，且對應于偏振調節信號激光束的不同偏振態，所述三階
非線性效應作用裝置15產生與其內部非線性介質分子取向關聯的對應簡并四波混頻信號。
[0006]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述光源單元中的激光源1為飛秒脈沖鈦寶石激光源，輸出的激光束為高斯激光束，輸出的激光中心波長處于三階非線性效應作用裝置15的吸收波長處。
[0007]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述第一偏振分光立方體3、第二偏振分光立方體6和第三偏振分光立方體13透射具有水平偏振方向的激光束、并反射具有豎直偏振方向的激光束；所述第一半波片2、第二半波片5、第三半波片7和第四半波片9能夠對偏振光的偏振方向進行旋轉調節；通過第一半波片2和第一偏振分光立方體3調節基礎參考信號激光束和偏振調節信號激光束的分束比例，通過第二半波片5和第二偏振分光立方體6調節第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束的分束比例，通過第三半波片7和第三偏振分光立方體13調節入射到三階非線性效應作用裝置15中的第一基礎參考信號激光束功率，通過第四半波片9和第三偏振分光立方體13調節入射到三階非線性效應作用裝置15中的第二基礎參考信號激光束功率。
[0008]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述激光源1、線偏振片17、第一半波片2、第一偏振分光立方體3、第二半波片5、第二偏振分光立方體6、第三半波片7和第二反射鏡8依次設置于同一直線光路上，所述激光源1產生的激光束經過線偏振片17和第一半波片2后入射至第一偏振分光立方體3，經第一偏振分光立方體3透射輸出的為具有水平偏振態的基礎參考信號激光束，經第一偏振分光立方體3反射輸出的為具有豎直偏振態的偏振調節信號激光束，所述偏振調節信號激光束經過渦旋半波片12后生成包含多個偏振方向的徑向矢量光場，所述偏振選擇器16能夠對徑向矢量光場的偏振方向進行選擇和調節；所述基礎參考信號激光束經過第二半波片5后入射至第二偏振分光立方體6上，經第二偏振分光立方體6透射輸出的為具有水平偏振態的第一基礎參考信號激光束，經第二偏振分光立方體6反射輸出的為具有豎直偏振態的第二基礎參考信號激光束；所述第一基礎參考信號激光束經所述第三半波片7和第二反射鏡8后入射到所述第三偏振分光立方體13，經所述第三偏振分光立方體13反射輸出的為具有豎直偏振態的第一基礎參考信號激光束豎直分量；所述第二基礎參考信號激光束經所述第四半波片9、第三反射鏡10和第四反射鏡11后入射到所述第三偏振分光立方體13，經所述第三偏振分光立方體13反射輸出的為具有豎直偏振態的第二基礎參考信號激光束豎直分量；所述徑向矢量光場特定方向的偏振選擇分量、第一基礎參考信號激光束豎直分量和第二基礎參考信號激光束豎直分量通過聚焦透鏡14聚焦于三階非線性效應作用裝置15內，且所述徑向矢量光場特定方向的偏振選擇分量、第一基礎參考信號激光束豎直分量和第二基礎參考信號激光束豎直分量在聚焦透鏡14前的光路截面上分別位于正方形的三個頂點位置。
[0009]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述偏振調節信號光路單元中，所述第一偏振分光立方體3的光束入射端正對激光源的光束輸出端設置，所述第一偏振分光立方體3的光束反射輸出端正對所述第一反射鏡4的光束入射端設置，所述第一反射鏡4的光束反射端正對所述渦旋半波片12設置，所述渦旋半波片12的輸出光路上設置有所述偏振選擇器16；所述偏振調節信號光路單元中的光束傳輸過程為：激光源1輸出的激光束經過第一半波片2進行偏振方向調節后入射至第一偏振分光立方體3，激光束中的豎直偏振分量作為偏振調節信號激光束被第一偏振分光立方體3反射輸出第一反
射鏡4，并經第一反射鏡4垂直反射至渦旋半波片12，偏振調節信號激光束經過渦旋半波片12后形成包含不同方向線偏振態的徑向矢量光場，所述徑向矢量光場通過偏振選擇器16后形成特定方向的偏振選擇分量。
[0010]進一步的根據本專利技術所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述渦旋半波片12由多個扇形半波片拼接而成，各個半波片的快軸方向按照繞圓周一周偏轉本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，包括：激光源（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方體（3）、第一反射鏡（4）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方體（6）、第三半波片（7）、第二反射鏡（8）、第四半波片（9）、第三反射鏡（10）、第四反射鏡（11）、渦旋半波片（12）、第三偏振分光立方體（13）、聚焦透鏡（14）、三階非線性效應作用裝置（15）、線偏振片（17）和偏振選擇器（16）；其中由所述激光源（1）、線偏振片（17）和第一半波片（2）組成光源單元，用于產生激光束；由所述第一偏振分光立方體（3）、第一反射鏡（4）、渦旋半波片（12）和偏振選擇器（16）組成偏振調節信號光路單元，用于產生偏振態可調節的偏振調節信號激光束；由所述第一偏振分光立方體（3）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方體（6）、第三半波片（7）、第二反射鏡（8）和第三偏振分光立方體（13）組成第一基礎參考信號光路單元，用于產生第一基礎參考信號激光束；由所述第二偏振分光立方體（6）、第四半波片（9）、第三反射鏡（10）、第四反射鏡（11）和第三偏振分光立方體（13）組成第二基礎參考信號光路單元，用于產生第二基礎參考信號激光束；由所述聚焦透鏡（14）和三階非線性效應作用裝置（15）組成簡并四波混頻信號產生單元，所述偏振調節信號激光束、第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束在所述簡并四波混頻信號產生單元中產生簡并四波混頻信號。2.根據權利要求1所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，入射到所述三階非線性效應作用裝置（15）中的第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束具有豎直偏振態；入射到所述三階非線性效應作用裝置（15）中的偏振調節信號激光束的偏振態可通過偏振選擇器（16）進行調節，且對應于偏振調節信號激光束的不同偏振態，所述三階非線性效應作用裝置（15）產生與其內部非線性介質分子取向關聯的對應簡并四波混頻信號。3.根據權利要求1或2所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述光源單元中的激光源（1）為飛秒脈沖鈦寶石激光源，輸出的激光束為高斯激光束，輸出的激光中心波長處于三階非線性效應作用裝置（15）的吸收波長處。4.根據權利要求1-3任一項所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，其中所述第一偏振分光立方體（3）、第二偏振分光立方體（6）和第三偏振分光立方體（13）透射具有水平偏振方向的激光束、并反射具有豎直偏振方向的激光束；所述第一半波片（2）、第二半波片（5）、第三半波片（7）和第四半波片（9）能夠對偏振光的偏振方向進行旋轉調節；通過第一半波片（2）和第一偏振分光立方體（3）調節基礎參考信號激光束和偏振調節信號激光束的分束比例，通過第二半波片（5）和第二偏振分光立方體（6）調節第一基礎參考信號激光束和第二基礎參考信號激光束的分束比例，通過第三半波片（7）和第三偏振分光立方體（13）調節入射到三階非線性效應作用裝置（15）中的第一基礎參考信號激光束功率，通過第四半波片（9）和第三偏振分光立方體（13）調節入射到三階非線性效應作用裝置（15）中的第二基礎參考信號激光束功率。5.根據權利要求4所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述激光源（1）、線偏振片（17）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方體（3）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方體（6）、第三半波片（7）和第二反射鏡（8）依次設置于同一直線光路上，所述激光源（1）產生的激光束經過線偏振片（17）和第一半波片（2）后入射至第一偏振分光立方體（3），經第一偏振分光立方體（3）透射輸出的為具有水平偏振態的基礎參考信號激光束，經第一
偏振分光立方體（3）反射輸出的為具有豎直偏振態的偏振調節信號激光束，所述偏振調節信號激光束經過渦旋半波片（12）后生成包含多個偏振方向的徑向矢量光場，所述偏振選擇器（16）能夠對徑向矢量光場的偏振方向進行選擇和調節；所述基礎參考信號激光束經過第二半波片（5）后入射至第二偏振分光立方體（6）上，經第二偏振分光立方體（6）透射輸出的為具有水平偏振態的第一基礎參考信號激光束，經第二偏振分光立方體（6）反射輸出的為具有豎直偏振態的第二基礎參考信號激光束；所述第一基礎參考信號激光束經所述第三半波片（7）和第二反射鏡（8）后入射到所述第三偏振分光立方體（13），經所述第三偏振分光立方體（13）反射輸出的為具有豎直偏振態的第一基礎參考信號激光束豎直分量；所述第二基礎參考信號激光束經所述第四半波片（9）、第三反射鏡（10）和第四反射鏡（11）后入射到所述第三偏振分光立方體（13），經所述第三偏振分光立方體（13）反射輸出的為具有豎直偏振態的第二基礎參考信號激光束豎直分量；所述徑向矢量光場特定方向的偏振選擇分量、第一基礎參考信號激光束豎直分量和第二基礎參考信號激光束豎直分量通過聚焦透鏡（14）聚焦于三階非線性效應作用裝置（15）內，且所述徑向矢量光場特定方向的偏振選擇分量、第一基礎參考信號激光束豎直分量和第二基礎參考信號激光束豎直分量在聚焦透鏡（14）前的光路截面上分別位于正方形的三個頂點位置。6.根據權利要求4或5所述的偏振可調簡并四波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述偏振調節信號光路單元中，所述第一偏振分光立方體（3）的光束入射端正對激光源的光束輸出端設置，所述第一偏振分光立方體（3）的光束反射輸出端正對所述第一反射鏡（4）的光束入射端設置，所述第一反射鏡（4）的光束反射端正對所述渦旋半波片（12）設置，所述渦旋半波片（12）的輸出光路上設置有所述偏振選擇器（16）；所述偏振調節信號光路單元中的光束傳輸過程為：激光源（1）輸出的激光束經過第一半波片（2）進行偏振方向調節后入射至第一偏振分光立方體（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：?五一IntClG零二F一三五，
申請(專利權)人：西安躍億智產信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：