[發明專利]一種瞬態布居數光柵形成及擦除的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810132086.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108318953B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 張雙根;黃凱;馬秀榮
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本發明具體公開了一種瞬態布居數光柵形成及擦除的方法和裝置，該方法包括步驟：設置入射脈沖波形為矩形脈沖；使第一脈沖和第二脈沖相向并先后入射非均勻展寬晶體，調節第一脈沖和第二脈沖的脈沖寬度以及先后入射的第一時間間隔，形成布居數光柵；在預設的第二時間間隔條件下，與第二脈沖相同的方向上入射第三脈沖，對布居數光柵進行擦除；基于該方法技術方案，該裝置包括脈沖發射組件、第一至第五分光鏡、第一至第三反射鏡、第一電移臺和非均勻展寬晶體等組件。本發明提供的瞬態布居數光柵形成方案，可以放寬對脈寬極窄的要求，比高斯情形下形成的布局數光柵要求的脈寬高一個量級。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，特別是涉及一種瞬態布居數光柵形成及擦除的方法和裝置。

背景技術

對于非均勻展寬介質，在入射相干光場的作用下，會產生一系列的瞬態光學效應，非均勻展寬介質在一定時間內記錄光場所攜帶的信息，光脈沖通過與非均勻展寬介質的相干作用記錄光脈沖相位信息，就會在介質內形成類似于相干條紋結構的瞬態布居數光柵。

1981年，H.J.Eichler等人研究了激光誘導動態光柵，使用長光脈沖的相干生成動態的空間光柵。光柵的存在依賴于兩束泵浦光的空間相干，一旦空間相干消失，空間光柵也隨即消失。

1992年，R Dela Fuente等人在該方法的基礎上，提出使用空間孤子提高這種激光誘導動態光柵的衍射效率，并在Kerr介質中實現衍射效率為70％。但這種方法始終都不可避免的需要兩束泵浦光和探測光在介質內重疊。

2013年，E.I.Shtyrkov在論文Optical Echo Holography中探討了利用共振介質實現光子回波全息，并在文中敘述了共振介質中瞬態光柵的形成和應用。當光脈沖與介質相互作用，會激發極化振蕩，在脈沖通過后記錄下脈沖信息，而極化振蕩與第二個脈沖作用會引起介質布居數反轉的變化，形成瞬態光柵。

2016年，R.M.Arkhipov等人使用不重疊的少周期高斯光脈沖產生布居數光柵，并給出了可行的光柵擦除的方法，認為該方法生成的布居數光柵可以用于超高速光學偏轉器。在這種方法中，通過直接求Maxwell-Bloch方程的數值解描述該方法生成和擦除布居數光柵的過程，形成光柵的少周期高斯光脈沖的脈寬遠小于晶體的相干時間，脈沖與晶體相互作用，會產生極化振蕩，且記錄下脈沖信息，從而改變介質的布居數，形成瞬態布居數光柵。高斯脈沖脈寬較窄，而基于該方案產生布居數光柵，由于要求形成光柵的少周期高斯光脈沖的脈寬遠小于晶體的相干時間，使得布居數光柵的產生條件較為苛刻。

發明內容

本發明的目的是提供一種瞬態布居數光柵形成及擦除的方法和裝置，以解決現有技術中布居數光柵產生條件較為苛刻、形成布居數光柵難度較大的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種瞬態布居數光柵形成及擦除的方法，包括步驟：

步驟A，設置入射脈沖波形為矩形脈沖；

步驟B，使第一脈沖和第二脈沖相向并先后入射非均勻展寬晶體，調節所述第一脈沖和所述第二脈沖的脈沖寬度以及先后入射的第一時間間隔，形成布居數光柵；

步驟C，在預設的第二時間間隔條件下，與所述第二脈沖相同的方向上入射第三脈沖，對所述布居數光柵進行擦除。

優選地，步驟B中調節所述第一脈沖和所述第二脈沖的脈沖寬度以及先后入射的第一時間間隔，包括步驟：

調節所述第一脈沖和第二脈沖入射的第一時間間隔為

其中τ為第一時間間隔，l為晶體長度，c’為晶體內光速，t_p為脈沖寬度。

優選地，步驟B還包括步驟：